2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題四 電路與電磁感應(yīng) 專(zhuān)題跟蹤訓(xùn)練11 直流電路與交變電路

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2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題四 電路與電磁感應(yīng) 專(zhuān)題跟蹤訓(xùn)練11 直流電路與交變電路_第1頁(yè)
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1、2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題四 電路與電磁感應(yīng) 專(zhuān)題跟蹤訓(xùn)練11 直流電路與交變電路 一、選擇題 1.(2018·天津卷)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流.利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過(guò)理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消耗的功率為P.若發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的,則(  ) A.R消耗的功率變?yōu)镻 B.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁 C.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?I D.通過(guò)R的交變電流頻率不變 [解析] 交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=NBSω,且有ω=2πn,所以當(dāng)發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速減半后,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值減半,

2、有效值減半,又理想變壓器原、副線(xiàn)圈電壓有效值之比等于原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比,故電壓表示數(shù)減為原來(lái)的一半,B項(xiàng)正確;由電功率P=可知,變壓器輸出功率即R消耗的功率變?yōu)樵瓉?lái)的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由P=UI可知,原線(xiàn)圈中電流減為原來(lái)的一半,C項(xiàng)錯(cuò)誤;交流電的頻率與發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度成正比,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. [答案] B 2.(2018·陜西高三質(zhì)檢一)(多選)如圖所示,電路中電源電動(dòng)勢(shì)E恒定、內(nèi)阻r=2 Ω,定值電阻R3=4 Ω.ab段電路消耗的電功率在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)與閉合時(shí)相等,電壓表和電流表均為理想電表,則以下說(shuō)法中正確的是(  ) A.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)電壓表的示數(shù)一定等于S閉合時(shí)的示數(shù) B.電阻R1、R2

3、可能分別為4 Ω、6 Ω C.電阻R1、R2可能分別為3 Ω、9 Ω D.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)與閉合時(shí),電壓表的示數(shù)變化量與電流表的示數(shù)變化量大小的比值與R1、R2無(wú)關(guān) [解析] 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)外電路總電阻大于閉合時(shí)外電路總電阻,則開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)電流較小,電源和R3的分壓較小,電壓表的示數(shù)一定較大,A錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)與閉合時(shí),ab段電路消耗的電功率相等,則有:(R1+R2)=R1,將R1=3 Ω、R2=9 Ω代入,方程成立,而將R1=4 Ω、R2=6 Ω代入,方程不成立,B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電壓表的示數(shù)可表示為:U=E-(R3+r)I,則電壓表的示數(shù)變化量大小與電流表的示數(shù)變化量大小的

4、比值為:=R3+r,與R1、R2無(wú)關(guān),D正確. [答案] CD 3.(2018·重慶質(zhì)量抽測(cè))如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻恒為r,R是定值電阻,熱敏電阻RT的阻值隨溫度的降低而增大,C是平行板電容器.閉合開(kāi)關(guān)S,帶電液滴剛好靜止在C內(nèi).在熱敏電阻溫度降低的過(guò)程中,分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示電流表、電壓表V1、電壓表V2和電壓表V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值.關(guān)于該電路工作狀態(tài)的變化,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.、、一定都變大 B.和一定不變,一定變大 C.帶電液滴一定向下加速運(yùn)動(dòng) D.電源的工作效率變大 [解析] 由題意和題圖可知,當(dāng)熱敏電阻溫度降低時(shí),熱敏電阻的阻值

5、增大,電路總阻值增大,總電流減小,電源內(nèi)阻的分壓減小,外電壓增大,則電壓表V3的示數(shù)增大、電壓表V1的示數(shù)減小、電壓表V2的示數(shù)增大.由于U1=IR,則=R不變,由閉合電路歐姆定律有U3=E-Ir,則=r不變,又U2=E-I(r+R),則=r+R不變,A、B錯(cuò)誤;由于電容器兩極板之間的電壓增大,電場(chǎng)力大于帶電液滴所受的重力,則帶電液滴向上做加速運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;電源的效率為η=×100%=,即當(dāng)RT增大時(shí),電源的工作效率變大,D正確. [答案] D 4.(2018·惠州市高三三調(diào))(多選)某理想自耦變壓器接入電路中的示意圖如圖甲所示,圖乙是其輸入電壓u的變化規(guī)律.已知滑動(dòng)觸頭在圖示位置時(shí)原、副

6、線(xiàn)圈的匝數(shù)比為n1∶n2=10∶1,電阻R=22 Ω,電表均為理想電表.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.通過(guò)R的交流電的頻率為50 Hz B.電流表A2的示數(shù)為 A C.此時(shí)變壓器的輸入功率為22 W D.將滑動(dòng)觸頭沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)一些,電流表A1的示數(shù)變小 [解析] 由題圖乙可知,該交流電的周期為T(mén)=0.02 s,其頻率為f== Hz=50 Hz,變壓器不改變交流電的頻率,故通過(guò)R的交流電的頻率為50 Hz,A正確;由題圖乙可知輸入電壓的最大值為Um=220 V,所以有效值為U=220 V,則副線(xiàn)圈兩端的電壓為U′=U×=220× V=22 V,所以通過(guò)電阻的電流(即為電流表A2

7、的示數(shù))為I==1 A,B錯(cuò)誤;變壓器的輸出功率為P′=U′I=22 W,理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,所以有P=P′=22 W,C正確;將滑動(dòng)觸頭沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)一些,變壓器的副線(xiàn)圈匝數(shù)變大,輸出電壓變大,輸出功率變大,所以輸入功率也變大,故電流表A1的示數(shù)將變大,D錯(cuò)誤. [答案] AC 5. (2018·沈陽(yáng)市高三質(zhì)檢一)一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓表達(dá)式為u1=1000sin100πt(V),通過(guò)匝數(shù)比為4∶1的理想降壓變壓器給若干盞“220 V 60 W”的燈泡供電,如圖所示.輸電線(xiàn)總電阻r=10 Ω,其他電阻不計(jì),為了保證燈泡正常發(fā)光,接入電路的燈泡數(shù)量為(  ) A.4

8、4 B.176 C.195 D.783 [解析] 設(shè)接入n只燈泡時(shí)燈泡正常發(fā)光,燈泡正常發(fā)光時(shí)副線(xiàn)圈的輸出電壓U2=220 V,根據(jù)變壓器變壓公式,原線(xiàn)圈輸入電壓U1=220 V×4=880 V,對(duì)原線(xiàn)圈電路有,1000 V=I1r+U1,解得原線(xiàn)圈電流I1=12 A.由變壓器原、副線(xiàn)圈電功率關(guān)系知,U1I1=U2I2=10560 W=60n (W),解得n=176,選項(xiàng)B正確. [答案] B 6.(2018·湖南五校聯(lián)考)如圖所示,圖線(xiàn)a是線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象,當(dāng)調(diào)整線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線(xiàn)b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法錯(cuò)

9、誤的是(  ) A.在圖中t=0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量均為最大 B.線(xiàn)圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C.圖線(xiàn)b所對(duì)應(yīng)的交流電的有效值為20 V D.圖線(xiàn)a所對(duì)應(yīng)的交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式u=10sin5πt(V) [解析] 由題圖可知,t=0時(shí)刻線(xiàn)圈均在中性面,穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,故A正確;由題圖可知Ta∶Tb=2∶3,故ωa∶ωb=3∶2,na∶nb=3∶2,故B正確;交流電最大值Um=NBSω,故Uma∶Umb=3∶2,故Umb=Uma= V,所以圖線(xiàn)b所對(duì)應(yīng)的交流電的有效值為20 V,故C正確;由題圖可知,圖線(xiàn)a所對(duì)應(yīng)的交流電的最大值為20 V,角速度為=5π rad/s,所以瞬

10、時(shí)值表達(dá)式為u=20sin5πt(V),故D錯(cuò)誤. [答案] D 7.(2018·福州市高中質(zhì)檢)如圖所示是一臺(tái)理想自耦變壓器,在a、b之間接電壓不變的正弦交流電,為理想交流電流表.變壓器調(diào)壓端的滑動(dòng)頭P原來(lái)處于線(xiàn)圈中點(diǎn),電阻箱的電阻為R.若將滑動(dòng)頭P向上移到最高處,并調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R′,使電流表的讀數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍,則R′等于(  ) A. B. C. D.4R [解析] 該自耦變壓器的原線(xiàn)圈的匝數(shù)隨著滑動(dòng)頭位置的變化而變化,副線(xiàn)圈的匝數(shù)始終保持不變.當(dāng)滑動(dòng)頭P處于線(xiàn)圈中點(diǎn)時(shí),n1=n2,根據(jù)理想變壓器的電壓、電流變比關(guān)系=、=可得:U2=U1=2U,I2=I1=I

11、1,根據(jù)歐姆定律I=可得:R===;當(dāng)滑動(dòng)頭P向上移到線(xiàn)圈的最高處時(shí),n1′=n2,此時(shí)I′=2I1,因此副線(xiàn)圈兩端的電壓為U2′=U1=U,I2′=I1′=2I1,所以此時(shí)電阻箱的阻值為R′===R,選項(xiàng)A正確. [答案] A 8.(2018·太原一模)(多選)如圖甲所示,單匝矩形線(xiàn)圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng).改變線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速,穿過(guò)該線(xiàn)圈的磁通量隨時(shí)間分別按圖線(xiàn)甲、乙的正弦規(guī)律變化.設(shè)線(xiàn)圈的電阻為1.0 Ω,則(  ) A.圖線(xiàn)甲對(duì)應(yīng)線(xiàn)圈在t=0時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B.圖線(xiàn)甲、乙對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈在t=2.0 s時(shí),線(xiàn)圈平面均平行于磁感線(xiàn) C.圖線(xiàn)甲、乙對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速之

12、比為5∶4 D.圖線(xiàn)甲對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈中交變電流的峰值為2.5π A [解析] 圖線(xiàn)甲對(duì)應(yīng)線(xiàn)圈在t=0時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量最大,磁通量的變化率為0,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,A錯(cuò)誤.線(xiàn)圈平面平行于磁感線(xiàn)時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為0,圖線(xiàn)甲、乙對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈在t=2.0 s時(shí),穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為0,故線(xiàn)圈平面均平行于磁感線(xiàn),B正確.由題圖乙可知圖線(xiàn)甲、乙對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈周期之比為4∶5,所以圖線(xiàn)甲、乙對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速之比為5∶4,C正確.圖線(xiàn)甲對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=BSω=BS=,代入數(shù)據(jù)可得:Em=5π V.又由歐姆定律可得電流的峰值Im==5π A,D錯(cuò)誤. [答案] BC 9.(2018·蘭州市

13、高三診斷)(多選)理想電壓表和理想電流表與兩個(gè)相同的燈泡連成如圖甲所示的電路,接在正弦交變電源上,每個(gè)燈泡的電阻R=110 Ω.圖乙是交變電源的輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖象,則下列選項(xiàng)正確的是(  ) A.電流表讀數(shù)是1 A B.電壓表讀數(shù)是311 V C.每個(gè)燈泡兩端的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uR=311cos100πt(V) D.通過(guò)每個(gè)燈泡的電流隨時(shí)間變化的規(guī)律是i=cos100πt(A) [解析] 理想電壓表和理想電流表的讀數(shù)應(yīng)為交流電的有效值,則由圖象和電路圖可知電壓表的讀數(shù)應(yīng)為U= V=220 V,B錯(cuò)誤;由歐姆定律可知電流表的讀數(shù)為I== A=1 A,A正確;由圖象可

14、知每個(gè)燈泡兩端的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uR=cost(V)=cos100πt(V),C錯(cuò)誤;由于兩燈泡串聯(lián),則流過(guò)每個(gè)燈泡的電流應(yīng)為1 A,最大值應(yīng)為 A,因此通過(guò)每個(gè)燈泡的電流隨時(shí)間變化的規(guī)律是i=cos100πt(A),D正確. [答案] AD 10.某課外活動(dòng)小組用二極管、電感線(xiàn)圈(感抗很大)、電容器、小燈泡等元件組裝了一個(gè)簡(jiǎn)易交通指示燈模型,電路如圖所示.關(guān)于該交通指示燈,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.若在AB端加合適的直流電,且當(dāng)B端為正時(shí),綠燈亮,黃燈始終不亮 B.若在AB端加合適的直流電,且當(dāng)A端為正時(shí),紅燈亮,黃燈始終不亮 C.若在AB端加合適的正弦交流電,黃燈亮

15、,綠燈、紅燈始終不亮 D.若在AB端加合適的正弦交流電,黃燈始終不亮,綠燈、紅燈交替閃爍 [解析] 電容器具有通交流、隔直流的特性,二極管具有單向?qū)щ娦?,因電感線(xiàn)圈的感抗很大,則其具有通直流,阻交流的特性.若在AB端加合適的直流電,當(dāng)B端為正時(shí),只有紅燈亮;當(dāng)A端為正時(shí),只有綠燈亮,則A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤.若在A、B端加合適的正弦交流電時(shí),黃燈亮,而紅、綠燈都不亮,則C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤. [答案] C 二、非選擇題 11.(2018·山西太原山大附中期末)如圖所示,一個(gè)半徑為r的半圓形單匝線(xiàn)圈,以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度

16、大小為B,M和N是兩個(gè)集流環(huán),負(fù)載電阻的阻值為R,線(xiàn)圈、電流表和連接導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì),求: (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值. (2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)負(fù)載電阻R上產(chǎn)生的熱量. (3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)通過(guò)負(fù)載電阻R的電荷量. (4)電流表的示數(shù). [解析] (1)交變電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em=BSω=B·2πn=π2Bnr2 (2)在線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的有效值E== 電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=2R·= (3)在線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi),電動(dòng)勢(shì)的平均值= 通過(guò)R的電荷量q=Δt=Δt== (4)設(shè)此交變電動(dòng)勢(shì)在一個(gè)周期內(nèi)的有效值為E1,由有效值的定

17、義得·=T 解得:E1=,故電流表的示數(shù)I== [答案] (1)π2Bnr2 (2) (3) (4) 12.如圖甲所示,理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)n1∶n2=3∶1,原線(xiàn)圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表,副線(xiàn)圈兩端接有理想交流電壓表、可變電阻R以及若干“6 V,6 W”的相同燈泡.輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示. (1)求圖甲中電壓表的讀數(shù); (2)要求燈泡均正常發(fā)光,求電路中最多允許接入的燈泡個(gè)數(shù); (3)為滿(mǎn)足(2)中的要求,求可變電阻R應(yīng)調(diào)到的電阻值. [解析] (1)根據(jù)題圖乙,可得原線(xiàn)圈電壓的最大值U1m=27 V,其有效值為U1=27 V,根據(jù)n1∶n2=U1∶U2,代入數(shù)據(jù)可得電壓表的讀數(shù)U2=9 V. (2)設(shè)原線(xiàn)圈中通過(guò)的電流為I1,副線(xiàn)圈中通過(guò)的電流為I2,為使副線(xiàn)圈接入的燈泡最多,則I1=3 A, 根據(jù)=, 代入數(shù)據(jù)可得I2=9 A, 正常發(fā)光時(shí)每個(gè)燈泡中電流為I燈==1 A, 所以允許接入的燈泡個(gè)數(shù)為n==9(盞). (3)電阻兩端電壓為UR=U2-U燈=3 V, 電阻阻值為R== Ω. [答案] (1)9 V (2)9盞 (3) Ω

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