高考物理二轮作业手册 专题限时集训 第8讲 恒定电流和交变电流

专题限时集训(八)[第8讲恒定电流和交变电流](时间：40分钟)1．如图8－1所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，正确接入电路中的电表a、b、c均有正常示数(既不为零，也不超量程；电表均为理想电压表或电流表)，在滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，关于a、b、c三只电表示数的变化，以下说法正确的是()图8－1A．a的示数将变大，c的示数将变小B．a的示数将变小，c的示数将变大C．a的示数将变小，b的示数将变小D．b的示数将不变，c的示数将变小2．如图8－2所示，电池的电动势为E，内阻为r，当滑动变阻器的滑片P由a向b滑动的过程中，电流表、电压表的示数变化情况是()图8－2A．电流表一直减小，电压表一直增大B．电流表一直增大，电压表一直减小C．电流表先减小后增大，电压表先增大后减小D．电流表先增大后减小电压表先减小后增大3．2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家．某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图8－3甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为研究其磁敏特性设计了如图乙所示的电路．关于这个探究实验，下列说法中正确的是()甲乙图8－3A．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，电压表的示数增大B．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，电流表的示数增大C．闭合开关S，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电压表的示数减小D．闭合开关S，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电流表的示数减小4．如图8－4所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两个电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示．已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动．不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是()甲乙图8－4A．电路中的电源电动势为3.4VB．变阻器向右滑动时，V2读数逐渐减小C．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9WD.变阻器的最大阻值为30Ω5．如图8－5所示，正方形单匝线框abcd的边长为L，每边电阻均为r，线框在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕cd轴从图示位置开始匀速转动，转轴与磁感线垂直．一理想电压表用电刷接在线框的c、d两点上．下列说法中正确的是()图8－5A．电压表读数为eq\f(\r(2),2)BωL2B．电压表读数为eq\f(\r(2),8)BωL2C．从图示位置开始计时，流过线框电流的瞬时值表达式为i＝eq\f(BωL2,4r)sinωtD．线框从图示位置转过eq\f(π,2)的过程中，流过cd边的电荷量为q＝eq\f(BL2,r)6．如图8－6甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是()甲乙图8－6A．变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sinπt(V)B．电压表的示数为220VC．变压器原、副线圈的匝数比为11∶1D．变压器的输入功率为110W7．如图8－7所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，当原线圈两端接入u1＝4400eq\r(2)sin314t(V)的交变电压时，副线圈接入“220V，60W”的灯泡10只，不计输电线上的电阻，则下列说法正确的是()图8－7A．理想电压表的示数为220eq\r(2)VB．理想电流表的示数为eq\f(3,22)AC．原线圈输入功率为1200WD．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是4400eq\r(2)Wb/s8．如图8－8所示，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷分别与两导线c、d相接，c、d两导线的端点分别接在匝数比n1∶n2＝10∶1的变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，导体棒ab长为L(电阻不计)，绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则()图8－8A．变阻器上消耗的功率为P＝10I2RB．变压器原线圈两端的电压U1＝10IRC．取ab在环的最低端时t＝0，则棒ab中感应电流的表达式是i＝eq\r(2)IsinωtD．ab沿环转动过程中受到的最大安培力F＝eq\r(2)BIL9．“5·12”汶川大地震发生后，山东省某公司向灾区北川捐赠一批柴油发电机．该柴油发电机说明书的部分内容如下表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，发电机到安置区的距离是400m，输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10－4Ω/m.安置区家用电器的总功率为44kW，当这些家用电器(额定电压为220V)都正常工作时型号AED6500S最大输出功率60kW输出电压范围220V～300VA.输电线路中的电流为20B．输电线路损失的电功率为8000WC．发电机实际输出电压是300VD．如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是300V10．有人为汽车设计的一个“再生能源装置”原理简图如图8－9所示，当汽车减速时，线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速，同时产生电能储存备用．图甲中，线圈的匝数为n，ab长度为L1，bc长度为L2.图乙是此装置的侧视图，切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区夹角都是90°.某次测试时，外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动，电刷M端和N端接电流传感器，电流传感器记录的i－t图像如图丙所示(I为已知量)，取ab边刚开始进入左侧的扇形磁场时刻t＝0.不计线圈转动轴处的摩擦．甲乙丙图8－9(1)求线圈在图乙所示位置时，产生电动势E的大小，并指明电刷M和N哪个接电源正极；(2)求闭合电路的总电阻R和外力做功的平均功率P；(3)为了能够获得更多的电能，依据所学的物理知识，请你提出改进该装置的三条建议．

专题限时集训(八)1．A[解析]由题意，a是电流表，测量流过滑动变阻器的电流，b是电流表，测量干路电流，c是电压表，测量电源路端电压．在滑动变阻器滑片P向右移动过程中，电阻变小，由闭合电路欧姆定律，电流表b的示数变大，路端电压U＝E－Ir变小，通过R的电流变小，电流表a的示数Ia＝I－IR变大，选项A正确．2．C[解析]滑动变阻器的滑片将其分成左、右两部分，这两部分并联后与定值电阻串联组成外电路，电压表测量路端电压，电流表测量干路电流．当左、右两部分阻值相等时，并联电阻最大，总电阻也最大，干路电流减小，路端电压最大，所以滑片移动过程中，电流表先减小后增大，而电压表先增大后减小，选项C正确．3．A[解析]闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，磁敏电阻增大，电压表的示数增大，电流表的示数减小，选项A正确，选项B错误；闭合开关S，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，磁敏电阻不变，电压表的示数和电流表的示数不变，选项C、D错误．4．D[解析]由图乙可知电源电动势E＝3.6V，选项A错误；变阻器向右滑动时，R阻值变大，总电流减小，V2读数逐渐变大，选项B错误；电动机内阻rM＝eq\f(0.8－0.4,0.2－0.1)Ω＝4Ω，当电流I＝0.3A时，电动机的输出功率最大，最大为PM＝UI－I2rM＝0.54W，选项C错误；电源内阻r＝eq\f(3.4－3.0,0.3－0.1)Ω＝2Ω，当电流I＝0.1A时，滑动变阻器的阻值最大，由闭合电路欧姆定律，滑动变阻器的最大阻值R＝eq\f(E,I)－r－rM＝30Ω，选项D正确．5．B[解析]从图示位置开始计时，ab切割磁感线产生的感应电动势e＝BL2ωcosωt，电流的瞬时表达式i＝eq\f(BωL2,4r)cosωt，感应电动势的有效值为E＝eq\f(\r(2),2)BL2ω，c、d两点的电压Ucd＝eq\f(1,4)E＝eq\f(\r(2),8)BL2ω，选项A、C错误，选项B正确；线框从图示位置转过eq\f(π,2)的过程中，流过cd边的电荷量为q＝eq\f(ΔΦ,4r)＝eq\f(BL2,4r)，选项D错误．6．C[解析]由图乙可知，变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，选项A错误．由P＝eq\f(U2,R)可得额定功率10W的小灯泡额定电压为20V，小灯泡恰好正常发光，电压表的示数为20V，选项B错误；根据变压器变压公式，可得变压器原、副线圈的匝数比为11∶1，选项C正确；根据额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，理想变压器输入功率等于输出功率，变压器的输入功率为40W，选项D错误．7．B[解析]原线圈的电压为4400V，由变压器原、副线圈电压比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，则副线圈两端的电压U2＝220V，选项A错误；由功率关系U1I1＝P2，电流表的示数I＝eq\f(P2,U1)＝eq\f(60×10,4400)A＝eq\f(3,22)A，选项B正确，选项C错误；由法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，变压器铁芯中磁通量变化率的最大值eq\f(ΔΦm,Δt)＝eq\f(Em,n1)≠4400eq\r(2)Wb/s，选项D错误．8．D[解析]变压器原、副线圈电流比eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，则通过变阻器的电流为10I，消耗的功率为P＝100I2R，选项A错误；变压器副线圈两端的电压U2＝10IR，由变压器原、副线圈电压比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，则原线圈两端的电压U1＝100IR，选项B错误；ab在环的最低端时，感应电动势最大，安培力最大，且最大安培力F＝eq\r(2)BIL，从该位置计时棒ab中感应电流的表达式是i＝eq\r(2)Icosωt，选项C错误，选项D正确．9．B[解析]当这些家用电器都正常工作时，由P＝UI可得，输电线路中的电流为200A，选项A错误；输电线路电阻R＝2.5×10－4×400×2Ω＝0.2Ω，输电线路损失的电功率PR＝I2R＝8000W，选项B正确；输电线路损失的电压U＝IR＝40V，发电机实际输出电压为220V＋40V＝260V，选项C错误；如果该柴油发电机发的电是正弦交流电，则输出电压最大值是260eq\r(2)V，选项D错误．10．(1)nBL1L2ωM端是电源正极(2)eq\f(nBL1L2ω,I)eq\f(nBL1L2ωI,2)(3)增加磁感应强度；增加线圈匝数；增加磁场区域面积；适当增加线圈面积