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

2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題四 電路與電磁感應(yīng) 專題跟蹤訓(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)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的，則()AR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)?ID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EmNBS，且有2n，所以當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)速減半后，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值減半，有效值減半，又理想變壓器原、副線圈電壓有效值之比等于原、副線圈匝數(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PUI可知，原線圈中電流減為原來(lái)的一半，C項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電的頻率與發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度成正比，故D項(xiàng)錯(cuò)誤答案B2(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r2 ，定值電阻R34 .ab段電路消耗的電功率在開關(guān)S斷開與閉合時(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開關(guān)S斷開時(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可能分別為4 、6 C電阻R1、R2可能分別為3 、9 D開關(guān)S斷開與閉合時(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)解析開關(guān)斷開時(shí)外電路總電阻大于閉合時(shí)外電路總電阻，則開關(guān)斷開時(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；開關(guān)S斷開與閉合時(shí)，ab段電路消耗的電功率相等，則有：(R1R2)R1，將R13 、R29 代入，方程成立，而將R14 、R26 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：UE(R3r)I，則電壓表的示數(shù)變化量大小與電流表的示數(shù)變化量大小的比值為：R3r，與R1、R2無(wú)關(guān)，D正確答案CD3(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I、U1、U2和U3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U1IR，則R不變，由閉合電路歐姆定律有U3EIr，則r不變，又U2EI(rR)，則rR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×100%，即當(dāng)RT增大時(shí)，電源的工作效率變大，D正確答案D4(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、副線圈的匝數(shù)比為n1n2101，電阻R22 ，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 HzB電流表A2的示數(shù)為 AC此時(shí)變壓器的輸入功率為22 WD將滑動(dòng)觸頭沿逆時(shí)針方向移動(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T0.02 s，其頻率為f Hz50 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Um220 V，所以有效值為U220 V，則副線圈兩端的電壓為UU×220× V22 V，所以通過(guò)電阻的電流(即為電流表A2的示數(shù))為I1 A，B錯(cuò)誤；變壓器的輸出功率為PUI22 W，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以有PP22 W，C正確；將滑動(dòng)觸頭沿逆時(shí)針方向移動(dòng)一些，變壓器的副線圈匝數(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AC5. (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u11000sin100t(V)，通過(guò)匝數(shù)比為41的理想降壓變壓器給若干盞“220 V60 W”的燈泡供電，如圖所示輸電線總電阻r10 ，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()A44 B176C195 D783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)副線圈的輸出電壓U2220 V，根據(jù)變壓器變壓公式，原線圈輸入電壓U1220 V×4880 V，對(duì)原線圈電路有，1000 VI1rU1，解得原線圈電流I112 A由變壓器原、副線圈電功率關(guān)系知，U1I1U2I210560 W60n (W)，解得n176，選項(xiàng)B正確答案B6(2018·湖南五校聯(lián)考)如圖所示，圖線a是線圈在勻強(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)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為最大B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C圖線b所對(duì)應(yīng)的交流電的有效值為20 VD圖線a所對(duì)應(yīng)的交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式u10sin5t(V)解析由題圖可知，t0時(shí)刻線圈均在中性面，穿過(guò)線圈的磁通量最大，故A正確；由題圖可知TaTb23，故ab32，nanb32，故B正確；交流電最大值UmNBS，故UmaUmb32，故UmbUma V，所以圖線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a所對(duì)應(yīng)的交流電的最大值為20 V，角速度為5 rad/s，所以瞬時(shí)值表達(dá)式為u20sin5t(V)，故D錯(cuò)誤答案D7(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 BC D4R解析該自耦變壓器的原線圈的匝數(shù)隨著滑動(dòng)頭位置的變化而變化，副線圈的匝數(shù)始終保持不變當(dāng)滑動(dòng)頭P處于線圈中點(diǎn)時(shí)，n1n2，根據(jù)理想變壓器的電壓、電流變比關(guān)系、可得：U2U12U，I2I1I1，根據(jù)歐姆定律I可得：R；當(dāng)滑動(dòng)頭P向上移到線圈的最高處時(shí)，n1n2，此時(shí)I2I1，因此副線圈兩端的電壓為U2U1U，I2I12I1，所以此時(shí)電阻箱的阻值為RR，選項(xiàng)A正確答案A8(2018·太原一模)(多選)如圖甲所示，單匝矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)改變線圈的轉(zhuǎn)速，穿過(guò)該線圈的磁通量隨時(shí)間分別按圖線甲、乙的正弦規(guī)律變化設(shè)線圈的電阻為1.0 ，則()A圖線甲對(duì)應(yīng)線圈在t0時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B圖線甲、乙對(duì)應(yīng)的線圈在t2.0 s時(shí)，線圈平面均平行于磁感線C圖線甲、乙對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為54D圖線甲對(duì)應(yīng)的線圈中交變電流的峰值為2.5 A解析圖線甲對(duì)應(yīng)線圈在t0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，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)誤線圈平面平行于磁感線時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為0，圖線甲、乙對(duì)應(yīng)的線圈在t2.0 s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為0，故線圈平面均平行于磁感線，B正確由題圖乙可知圖線甲、乙對(duì)應(yīng)的線圈周期之比為45，所以圖線甲、乙對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為54，C正確圖線甲對(duì)應(yīng)的線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBSBS，代入數(shù)據(jù)可得：Em5 V又由歐姆定律可得電流的峰值Im5 A，D錯(cuò)誤答案BC9(2018·蘭州市高三診斷)(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R110 .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 AB電壓表讀數(shù)是311 VC每個(gè)燈泡兩端的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uR311cos100t(V)D通過(guò)每個(gè)燈泡的電流隨時(shí)間變化的規(guī)律是icos100t(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 V220 V，B錯(cuò)誤；由歐姆定律可知電流表的讀數(shù)為I A1 A，A正確；由圖象可知每個(gè)燈泡兩端的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律是uRcost(V)cos100t(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icos100t(A)，D正確答案AD10.某課外活動(dòng)小組用二極管、電感線圈(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，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娦裕螂姼芯€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，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計(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EmBSB·2n2Bnr2(2)在線圈從圖示位置轉(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Q2R·(3)在線圈從圖示位置轉(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qtt(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，由有效值的定義得·T解得：E1，故電流表的示數(shù)I答案(1)2Bnr2(2)(3)(4)12如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1n231，原線圈電路中接有一量程為3 A的理想交流電流表，副線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，可得原線圈電壓的最大值U1m27 V，其有效值為U127 V，根據(jù)n1n2U1U2，代入數(shù)據(jù)可得電壓表的讀數(shù)U29 V.(2)設(shè)原線圈中通過(guò)的電流為I1，副線圈中通過(guò)的電流為I2，為使副線圈接入的燈泡最多，則I13 A，根據(jù)，代入數(shù)據(jù)可得I29 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n9(盞)(3)電阻兩端電壓為URU2U燈3 V，電阻阻值為R .答案(1)9 V(2)9盞(3)