高三物理二轮复习 专题八 直流与交流电路限时训练试题

专题八直流与交流电路(限时:45分钟)【测控导航】考点题号(难易度)交变电流的产生和描述2(易),6(中),8(中),11(难)直流电路综合问题1(易),3(中),4(中),10(难)变压器与远距离输电3(中),5(中),7(难),9(中)一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第1～5题只有一项符合题目要求,第6～9题有多项符合题目要求)1.(2015福建漳州质检)如图所示,电源电动势为E,内阻为r.电路中的R1为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小),R2为定值电阻.当开关S闭合时,下列说法正确的是(B)A.增大光照强度,电流表示数变小B.增大光照强度,电压表示数变小C.减小光照强度,R2消耗的功率变大D.减小光照强度,电源的总功率变大解析:当光照强度增大时,光敏电阻的阻值减小,总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则电流表示数变大,由U=E-Ir可知,路端电压减小,故电压表示数变小,故选项A错误,B正确;当光照强度减小时,光敏电阻的阻值增大,总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流减小,则由P=I2R2可知,R2消耗的功率变小,由P总=EI可知电源的总功率变小,故选项C,D错误.2.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图(乙)所示,产生的交变电动势随时间变化规律的图像如图(甲)所示,已知线框内阻为1.0Ω,外接一只电阻为9.0Ω的灯泡,则(C)A.电压表V的示数为20VB.电路中的电流方向每秒改变5次C.灯泡实际消耗的功率为36WD.电动势的瞬时值表达式为e=20cos5πt(V)解析:由(甲)图知电动势峰值为202V,周期0.2s,所以有效值为20V,角速度ω=2πT=10πrad/s,电压表测的是路端电压的有效值,U=209+1×9V=18V,故选项A错误;交流的频率为5Hz,每一周期电流方向改变两次,所以每秒电流方向改变10次,故选项B错误;灯泡实际消耗的功率为P=U2R=1错误.教师备用:在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5A和2.0V.重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V.则这台电动机正常运转时输出功率为(A)A.32W B.44W C.47W D.48W解析:当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为r=UI=4Ω,重新调节R并使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出功率为P=UI-I23.(2015安徽理综)图示电路中,变压器为理想变压器,a,b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2A,电流表A2的示数增大了0.8A,则下列说法正确的是(D)A.电压表V1示数增大B.电压表V2,V3示数均增大C.该变压器起升压作用D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动解析:变压器输入电压不变,原、副线圈的匝数比不变,故原、副线圈两端的电压不变,即电压表V1,V2示数不变,选项A,B均错误;I1,I2增加,则副线圈电路中总电阻减小,故变阻器滑片应沿c→d方向滑动,选项D正确;由原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入=P出知,调节滑动变阻器前I1n1=I2n2,调节滑动变阻器后I1′n1=I2′n2,联立得(I1′-I1)n1=(I2′-I2)n2,即ΔI1n1=ΔI2n2,n1n2=Δ4.(2015江西新余二模)热敏电阻是一种广泛应用于自动控制电路中的重要电子元件,它的重要特性之一是其电阻值随着环境温度的升高而减小.如图为一自动温控电路,C为电容器,A为零刻度在中央的电流计,R为定值电阻,Rt为热敏电阻.开关S闭合稳定后,观察电流表A的偏转情况,可判断环境温度的变化情况.以下关于该自动温控电路的分析,正确的是(A)A.当发现电流表A中的电流方向是由a到b时,表明环境温度是正在逐渐升高B.当发现电流表A中的电流方向是由a到b时,表明环境温度是正在逐渐降低C.为了提高该温控装置的灵敏度,应取定值电阻R的阻值远大于热敏电阻Rt的阻值D.为了提高该温控装置的灵敏度,应取定值电阻R的阻值远小于热敏电阻Rt的阻值解析:当发现电流表A中的电流方向是由a到b时,负电荷从b到a,电容器充电,电容器两端的电压增大,表明Rt减小,环境温度是正在逐渐升高,故A正确,B错误;为了提高该温控装置的灵敏度,即环境温度稍变化,电容器电量变化比较大,若取定值电阻R的阻值与热敏电阻Rt的阻值相差太大其两端电压变化都比较小,故不能做到,正确的做法应该是增大电容器的电容.故C,D错误.5.(2015山西省大同市检测)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向R0=11Ω的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻R=10Ω,T2的原、副线圈匝数之比为4∶1,用电器两端的电压为u=2202sin100πt(V),将T1,T2均视为理想变压器,下列说法正确的是(A)A.降压变压器的输入功率为4400WB.升压变压器中电流的频率为100HzC.输电线R消耗的功率为500WD.当用电器的电阻减小时,输电线R消耗的功率减小解析:T2的输出功率P2′=U2'2R0=220211W=4400W,而P1′=P2′,故A项正确;变压器不改变传输交变电流的频率,所以f=ω2π=100π2πHz=50Hz,B项错误;流过R0的电流为I2′=U2'R0=22011A=20A,所以流过R的电流I2=I1′=14I6.(2015南宁市第二次适应性测试)如图所示,电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω=100πrad/s匀速转动.t=0时刻线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则(BC)A.t=0时刻线圈中的感应电动势最大B.1s内电路中的电流方向改变100次C.滑片P下滑时,电压表的读数变大D.开关K保持断开状态和闭合状态时,电流表的读数相同解析:t=0时刻,线圈处于中性面位置,感应电动势为零,A项错误;f=ω2教师备用:(2015海南卷)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0,是理想电压表,现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表读数为5.0V,则(AD)A.此时原线圈两端电压的最大值约为34VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68VD.原线圈两端原来的电压有效值约为48V解析:当负载电阻的阻值减小为R=5R0时,根据串并联电路规律,R两端电压为R0两端电压的5倍,因为电压表测量R两端的电压,所以UR0=15×5V=1V,故副线圈两端电压为U2=6V,根据公式U1U2=n1n2可得此时原线圈两端电压的有效值为U1=24V,所以此时原线圈两端电压的最大值约为242V≈34V,A正确,B错误;因为变化过程中变压器的输入电流不变,所以对于副线圈中变化前后电流也不变,则变化后电压U2=IR0+5IR0=6IR0,变化前U2′=IR0+11IR0=12IR0,所以U2′7.(2015辽宁抚顺市高考模拟)如图所示为一理想变压器,原、副线圈的匝数比为n,原线圈接电压为u=U0sinωt的正弦式交变电流,输出端接有一个交流电流表和一个电动机,电动机的线圈电阻为R,当输入端接通电源后,电动机带动一质量为m的重物匀速上升,此时电流表的示数为I,重力加速度为g,下列说法正确的是(CD)A.电动机两端电压为IRB.原线圈中的电流为nIC.电动机消耗的电功率为UD.重物匀速上升的速度为I解析:电流表的示数为副线圈的电流,对工作中的电动机IR<U,A项错误;原线圈中的电流为In,B项错误;副线圈两端的电压为U02n,所以变压器的输出功率P出=U02nI,即为电动机消耗的功率,C项正确;电动机的输出功率为U0I8.(2015河南省洛阳理综统考)海洋中蕴藏着巨大的能量,利用海洋的波浪可以发电,在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理示意图如图(甲)所示,浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,该线圈与阻值R=15Ω的灯泡相连,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分),如图(乙)所示,其内为产生磁场的磁体,与浮桶内侧面的缝隙忽略不计;匝数N=200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B=0.2T,线圈直径D=0.4m,电阻r=1Ω.取重力加速度g=10m/s2,π2≈10.若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v=0.4πsinπtm/s.则下列说法正确的是(BC)A.波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e=16sinπtVB.灯泡中电流i的瞬时表达式为i=4sinπtAC.灯泡的电功率为120WD.灯泡两端电压的有效值为152解析:线圈切割磁感线产生感应电动势e=NBLv=200×0.2×π×D×0.4πsinπtV=64sinπtV,A项错误;根据闭合电路欧姆定律得i=eR+r=6416sinπtA=4sinπtA,B项正确;电流的有效值为I=Im2=42A=229.(2014全国新课标理综Ⅱ)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端;假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大;用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则(BD)A.Uab∶Ucd=n1∶n2B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大D.将二极管短路,电流表的读数加倍解析:若没有二极管,根据理想变压器的电压与匝数成正比,有Uab∶Ucd=n1∶n2;而因二极管的单向导电性,导致副线圈的电压有效值低于原来值,故A错误;由题意可知,当增大负载电阻的阻值R,因电压不变,根据欧姆定律,得电流表的读数变小,故B正确;负载电阻的阻值变小,cd间的电压Ucd不会变化,故C错误;当将二极管短路,副线圈消耗的功率是原来的2倍,原线圈消耗的功率也变为原来的2倍,而Uab不变,所以电流变为原来的2倍,则电流表的读数加倍,故D正确.二、非选择题10.如图(甲)所示为某元件R的UI特性曲线,把它连入图(乙)所示电路.已知电源电动势E=5V,内阻r=1.0Ω,定值电阻R0=4Ω.闭合开关S后,求:(1)该元件的电功率;(2)电源的输出功率.解析:(1)把电源和R0看成等效电源,该电源的UI图像如图线Ⅱ所示,元件R与等效电源组成闭合电路时,R中电流IR=0.4A,电压UR=3.0V,则PR=URIR=3.0×0.4W=1.2W.(2)由于P出=IR2R0+P则P出=(0.42×4+1.2)W=1.84W.答案:(1)1.2W(2)1.84W11.有人为汽车设计了一个“再生能源装置”,原理简图如图(甲)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)是此装置的正视图,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it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.(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