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2019年高考物理大二轮复*专题四电路与电磁感应专题跟踪训练11直流电路与交变电路【word版】.doc

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专题跟踪训练(十一) 直流电路与交变电路
一、选择题 1.(2018·天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽 略)通过理想变压器向定值电阻 R 供电,电路如图所示,理想交流电流表 A、理想交流电 压表 V 的读数分别为 I、U,R 消耗的功率为 P.若发电机线圈的转速变为原来的12,则( )
A.R 消耗的功率变为12P B.电压表 V 的读数变为12U C.电流表 A 的读数变为 2I D.通过 R 的交变电流频率不变 [解析] 交流发电机产生的感应电动势最大值 Em=NBSω,且有 ω=2πn,所以当发 电机线圈转速减半后,感应电动势最大值减半,有效值减半,又理想变压器原、副线圈电 压有效值之比等于原、副线圈匝数比,故电压表示数减为原来的一半,B 项正确;由电功 率 P=UR2可知,变压器输出功率即 R 消耗的功率变为原来的14,A 项错误;由 P=UI 可知, 原线圈中电流减为原来的一半,C 项错误;交流电的频率与发电机线圈转动角速度成正比, 故 D 项错误. [答案] B 2.(2018·陕西高三质检一)(多选)如图所示,电路中电源电动势 E 恒定、内阻 r=2 Ω, 定值电阻 R3=4 Ω.ab 段电路消耗的电功率在开关 S 断开与闭合时相等,电压表和电流表 均为理想电表,则以下说法中正确的是( )
A.开关 S 断开时电压表的示数一定等于 S 闭合时的示数 B.电阻 R1、R2 可能分别为 4 Ω、6 Ω C.电阻 R1、R2 可能分别为 3 Ω、9 Ω D.开关 S 断开与闭合时,电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小的比值与 R1、R2 无关 [解析] 开关断开时外电路总电阻大于闭合时外电路总电阻,则开关断开时电流较小, 电源和 R3 的分压较小,电压表的示数一定较大,A 错误;开关 S 断开与闭合时,ab 段电

路消耗的电功率相等,则有:

E2 R1+R2+R3+r

2(R1+R2)=

E2 R1+R3+r

2R1,将 R1

=3 Ω、R2=9 Ω 代入,方程成立,而将 R1=4 Ω、R2=6 Ω 代入,方程不成立,B 错误,

C 正确;根据闭合电路欧姆定律可知电压表的示数可表示为:U=E-(R3+r)I,则电压表 的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小的比值为:ΔΔUI =R3+r,与 R1、R2 无关, D 正确.

[答案] CD

3.(2018·重庆质量抽测)如图所示,电源电动势为 E,内阻恒为 r,R 是定值电阻,

热敏电阻 RT 的阻值随温度的降低而增大,C 是*行板电容器.闭合开关 S,带电液滴刚 好静止在 C 内.在热敏电阻温度降低的过程中,分别用 ΔI、ΔU1、ΔU2 和 ΔU3 表示电流 表、电压表 V1、电压表 V2 和电压表 V3 示数变化量的绝对值.关于该电路工作状态的变 化,下列说法正确的是( )

A.ΔΔUI1、ΔΔUI2、ΔΔUI3一定都变大 B.ΔΔUI1和ΔΔUI3一定不变,ΔΔUI2一定变大 C.带电液滴一定向下加速运动

D.电源的工作效率变大

[解析] 由题意和题图可知,当热敏电阻温度降低时,热敏电阻的阻值增大,电路总

阻值增大,总电流减小,电源内阻的分压减小,外电压增大,则电压表 V3 的示数增大、 电压表 V1 的示数减小、电压表 V2 的示数增大.由于 U1=IR,则ΔΔUI1=R 不变,由闭合电 路欧姆定律有 U3=E-Ir,则ΔΔUI3=r 不变,又 U2=E-I(r+R),则ΔΔUI2=r+R 不变,A、

B 错误;由于电容器两极板之间的电压增大,电场力大于带电液滴所受的重力,则带电液

滴向上做加速运动,C

错误;电源的效率为

η=I2I2

R+RT R+RT+r

当 RT 增大时,电源的工作效率变大,D 正确.

×100%=1+R1+r RT,即

[答案] D

4.(2018·惠州市高三三调)(多选)某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示,

图乙是其输入电压 u 的变化规律.已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为

n1∶n2=10∶1,电阻 R=22 Ω,电表均为理想电表.下列说法正确的是( )

A.通过 R 的交流电的频率为 50 Hz B.电流表 A2 的示数为 2 A

C.此时变压器的输入功率为 22 W
D.将滑动触头沿逆时针方向移动一些,电流表 A1 的示数变小 [解析] 由题图乙可知,该交流电的周期为 T=0.02 s,其频率为 f=T1=0.102 Hz=50 Hz,变压器不改变交流电的频率,故通过 R 的交流电的频率为 50 Hz,A 正确;由题图 乙可知输入电压的最大值为 Um=220 2 V,所以有效值为 U=220 V,则副线圈两端的 电UR′=压1为AU,′=B U错×误nn21;=变22压0×器11的0 输V=出2功2率V,为所P以′=通U′过I=电2阻2 W的,电理流想(即变为压电器流的表输A入2功的率示等数于)为输I出= 功率,所以有 P=P′=22 W,C 正确;将滑动触头沿逆时针方向移动一些,变压器的副 线圈匝数变大,输出电压变大,输出功率变大,所以输入功率也变大,故电流表 A1 的示 数将变大,D 错误.
[答案] AC
5. (2018·沈阳市高三质检一)一台交流发电机的输出电压表达式为 u1=1000 2 sin100πt(V),通过匝数比为 4∶1 的理想降压变压器给若干盏“220 V 60 W”的灯泡供电, 如图所示.输电线总电阻 r=10 Ω,其他电阻不计,为了保证灯泡正常发光,接入电路的 灯泡数量为( )

A.44

B.176

C.195

D.783

[解析] 设接入 n 只灯泡时灯泡正常发光,灯泡正常发光时副线圈的输出电压 U2= 220 V,根据变压器变压公式,原线圈输入电压 U1=220 V×4=880 V,对原线圈电路有, 1000 V=I1r+U1,解得原线圈电流 I1=12 A.由变压器原、副线圈电功率关系知,U1I1 =U2I2=10560 W=60n (W),解得 n=176,选项 B 正确.
[答案] B

6.(2018·湖南五校联考)如图所示,图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的

正弦交流电的图象,当调整线圈转速后,所产生正弦交流电的图象如图线 b 所示,以下关

于这两个正弦交流电的说法错误的是( )

A.在图中 t=0 时刻穿过线圈的磁通量均为最大 B.线圈先后两次转速之比为 3∶2

C.图线 b

所对应的交流电的有效值为 20

2 3

V

D.图线 a 所对应的交流电的瞬时值表达式 u=10 2sin5πt(V)

[解析] 由题图可知,t=0 时刻线圈均在中性面,穿过线圈的磁通量最大,故 A 正确;

由题图可知 Ta∶Tb=2∶3,故 ωa∶ωb=3∶2,na∶nb=3∶2,故 B 正确;交流电最大

值 Um=NBSω,故 Uma∶Umb=3∶2,故 Umb=23Uma=430 V,所以图线 b 所对应的交流

电的有效值为 20

2 3

V,故 C 正确;由题图可知,图线 a 所对应的交流电的最大值为 20 V,

角速度为2Tπ=5π rad/s,所以瞬时值表达式为 u=20sin5πt(V),故 D 错误.

[答案] D

7.(2018·福州市高中质检)如图所示是一台理想自耦变压器,在 a、b 之间接电压不

变的正弦交流电, 为理想交流电流表.变压器调压端的滑动头 P 原来处于线圈中点,

电阻箱的电阻为 R.若将滑动头 P 向上移到最高处,并调节电阻箱的阻值为 R′,使电流表

的读数变为原来的两倍,则 R′等于( )

A.R8 C.R2

B.R4 D.4R

[解析] 该自耦变压器的原线圈的匝数随着滑动头位置的变化而变化,副线圈的匝数

始终保持不变.当滑动头 P 处于线圈中点时,n1=12n2,根据理想变压器的电压、电流变 比=圈18R关U两I,22系端=选UU的221项UI121电==A压nn4正12IU1为、确;IIU12.当=2′=滑nn21n可动n12′得头U1:=P UU向2,=上I2nn移′=21U到nn112=线′I12圈′=U的2,I最1I,2=高所nn处以12I时1此=,时12nI电11,′=阻根n箱2据,的欧此阻姆时值定为I′=律R2I′I==1,UURI因22可′′=此得2副U:I1=线R

[答案] A

8.(2018·太原一模)(多选)如图甲所示,单匝矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直磁

场的轴转动.改变线圈的转速,穿过该线圈的磁通量随时间分别按图线甲、乙的正弦规律

变化.设线圈的电阻为 1.0 Ω,则( )

A.图线甲对应线圈在 t=0 时产生的感应电动势最大 B.图线甲、乙对应的线圈在 t=2.0 s 时,线圈*面均*行于磁感线 C.图线甲、乙对应的线圈转速之比为 5∶4

D.图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为 2.5π A [解析] 图线甲对应线圈在 t=0 时,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为 0, 产生的感应电动势为 0,A 错误.线圈*面*行于磁感线时,穿过线圈的磁通量为 0,图 线甲、乙对应的线圈在 t=2.0 s 时,穿过线圈的磁通量为 0,故线圈*面均*行于磁感线, B 正确.由题图乙可知图线甲、乙对应的线圈周期之比为 4∶5,所以图线甲、乙对应的 线圈转速之比为 5∶4,C 正确.图线甲对应的线圈的感应电动势最大值 Em=BSω=BS2Tπ =2πTΦ,代入数据可得:Em=5π V.又由欧姆定律可得电流的峰值 Im=ERm=5π A,D 错 误. [答案] BC 9.(2018·兰州市高三诊断)(多选)理想电压表和理想电流表与两个相同的灯泡连成如 图甲所示的电路,接在正弦交变电源上,每个灯泡的电阻 R=110 Ω.图乙是交变电源的输 出电压 u 随时间 t 变化的图象,则下列选项正确的是( )
A.电流表读数是 1 A B.电压表读数是 311 V C.每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是 uR=311cos100πt(V) D.通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是 i= 2cos100πt(A) [解析] 理想电压表和理想电流表的读数应为交流电的有效值,则由图象和电路图可 知=电2222压00 表A=的1读A数,应A为正U确=;31由21图V象=可22知0 每V,个B灯错泡误两;端由的欧电姆压定随律时可间知变电化流的表规的律读是数为uR=I=3221UR1 cos02.0π2t(V)=3211cos100πt(V),C 错误;由于两灯泡串联,则流过每个灯泡的电流应为 1 A,最大值应为 2 A,因此通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是 i= 2cos100πt(A), D 正确. [答案] AD 10.某课外活动小组用二极管、电感线圈(感抗很大)、电容器、小灯泡等元件组装了一 个简易交通指示灯模型,电路如图所示.关于该交通指示灯,下列说法正确的是( )
A.若在 AB 端加合适的直流电,且当 B 端为正时,绿灯亮,黄灯始终不亮 B.若在 AB 端加合适的直流电,且当 A 端为正时,红灯亮,黄灯始终不亮

C.若在 AB 端加合适的正弦交流电,黄灯亮,绿灯、红灯始终不亮 D.若在 AB 端加合适的正弦交流电,黄灯始终不亮,绿灯、红*惶嫔了 [解析] 电容器具有通交流、隔直流的特性,二极管具有单向导电性,因电感线圈的 感抗很大,则其具有通直流,阻交流的特性.若在 AB 端加合适的直流电,当 B 端为正时, 只有红灯亮;当 A 端为正时,只有绿灯亮,则 A、B 两项错误.若在 A、B 端加合适的正 弦交流电时,黄灯亮,而红、绿灯都不亮,则 C 项正确,D 项错误. [答案] C 二、非选择题 11.(2018·山西太原山大附中期末)如图所示,一个半径为 r 的半圆形单匝线圈,以 直径 ab 为轴匀速转动,转速为 n,ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场, 磁感应强度大小为 B,M 和 N 是两个集流环,负载电阻的阻值为 R,线圈、电流表和连 接导线的电阻不计,求:

(1)感应电动势的最大值. (2)从图示位置起转过14转的时间内负载电阻 R 上产生的热量. (3)从图示位置起转过14转的时间内通过负载电阻 R 的电荷量. (4)电流表的示数.

[解析] (1)交变电动势的最大值

Em=BSω=Bπ2r2·2πn=π2Bnr2

(2)在线圈从图示位置转过14转的时间内,电动势的有效值 电阻 R 上产生的热量 Q=???RE???2R·T4=π48BR2r4n

E=Em= 2

2π2Bnr2 2

(通(34))过在设线此R 圈的交从电变图荷电示量动位势q=置在-转一I Δ过个t=周14转-RE期的Δ内t时=的间Δ有RΦ内效=,值π电2B为R动r2E势1,的由*有均效值值-E的=定ΔΔΦ义t 得???ERm2???2·T2=ER21T

解得:E1=E2m,故电流表的示数 I=ER1=π22r2RnB

[答案]

(1)π2Bnr2

π4B2r4n (2) 8R

πBr2 (3) 2R

π2r2nB (4) 2R

12.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数 n1∶n2=3∶1,原线圈电路中接有

一量程为 3 A 的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻 R 以及若

干“6 V,6 W”的相同灯泡.输入端交变电压 u 的图象如图乙所示.

(1)求图甲中电压表的读数;
(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数;
(3)为满足(2)中的要求,求可变电阻 R 应调到的电阻值.
[解析] (1)根据题图乙,可得原线圈电压的最大值 U1m=27 2 V,其有效值为 U1= 27 V,根据 n1∶n2=U1∶U2,代入数据可得电压表的读数 U2=9 V.
(2)设原线圈中通过的电流为 I1,副线圈中通过的电流为 I2,为使副线圈接入的灯泡最 多,则 I1=3 A,
根据II12=nn21, 代入数据可得 I2=9 A, 正常发光时每个灯泡中电流为 I 灯=UP灯灯=1 A, 所以允许接入的灯泡个数为 n=II灯2=9(盏). (3)电阻两端电压为 UR=U2-U 灯=3 V, 电阻阻值为 R=UI2R=13 Ω. [答案] (1)9 V (2)9 盏 (3)13 Ω




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