（课标版）高考物理二轮复习 专题限时训练10 直流与交流电路（含解析）-人教版高三全册物理试题

专题限时训练10直流与交流电路时间：45分钟一、单项选择题1．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，L1和L2为两个相同的灯泡，每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同，D为理想二极管，C为电容器，开关S处于断开状态，下列说法中正确的是(D)A．滑动变阻器滑片向右移动，电流表示数变小B．滑动变阻器滑片向右移动，电源内阻的发热功率变小C．开关S闭合后，L2亮度变暗D．开关S闭合后，电流表示数不变解析：电容器视为断路，所以只有灯泡L2中有电流通过，滑动变阻器滑片向右滑动，电流表的示数不变，故选项A错误；滑动变阻器滑片向右移动，电路电流不变，电源内阻的发热功率不变，故选项B错误；开关S闭合后，因为二极管具有单向导电性，二极管处于截止状态，灯泡L1中无电流，电路总电阻不变，总电流不变，电流表的示数不变，L2亮度不变，故选项C错误，D正确．2．如图所示电路中，GMR为一个磁敏电阻，它的阻值随所处空间磁场的增强而增大，电源内阻不可忽略．小灯泡电阻恒定，闭合开关S1和S2后，在滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列说法正确的是(D)A．L1、L2、L3都变暗B．L1、L2、L3都变亮C．L1变暗，L2变亮，L3变暗D．L1变亮，L2变暗，L3变亮解析：滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路的电流变小，电磁铁磁性变弱，GMR的阻值变小，右侧电路的总电阻变小，干路的电流I变大，L3变亮，路端电压U＝E－Ir变小，L2的电压U2＝U－IRL3变小，灯L2变暗；通过L2的电流变小，通过L1的电流I1＝I－I2变大，L1变亮．3．如图所示，10匝矩形金属线框在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′以角速度100rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1和L2，且开关S断开时灯泡L1正常发光，电流表示数为0.01A，则(D)A．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为e＝200sin100t(V)B．灯泡L1的额定功率为2WC．若开关S闭合，灯泡L1将更亮D．若开关S闭合，电流表示数将增大解析：变压器的输入电压的最大值为Um＝NBSω＝10×0.4×0.5×100V＝200V，从垂直于中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值表达式为e＝Umcosωt＝200cos100t(V)，选项A错误；变压器输入电压的有效值为U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(200,\r(2))V＝100eq\r(2)V，开关断开时，L1正常发光，且电流表示数为0.01A，灯泡L1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为PL1＝P＝U1I1＝100eq\r(2)×0.01W＝eq\r(2)W，选项B错误；若开关S闭合，则变压器输出电压不变，灯泡L1亮度不变，输出端电阻减小，故输出电流增大，输入电流也增大，选项D正确．4．如图所示，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R1>r，R3为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，闭合开关S后，若照射R3的光照强度减弱，则(B)A．R1两端的电压变大B．通过R2的电流变大C．电源的输出功率变大D．小灯泡消耗的功率变大解析：光照强度减弱，光敏电阻R3的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中干路电流减小，故R1两端的电压减小，故A错误；因干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过R2的电流增大，由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流减小，由P＝I2RL可知，小灯泡消耗的功率变小，故B正确，D错误；由于R1>r且电路的总电阻增大，故外电阻比内阻r越来越大，所以电源的输出功率减小，故C错误．

5．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eq\f(1,2)，则(B)A．R消耗的功率变为eq\f(1,2)PB．电压表V的读数变为eq\f(1,2)UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变解析：发电机线圈的转速变为原来的eq\f(1,2)，由E＝eq\f(nBSω,\r(2))知，原线圈中输入电压变为原来的eq\f(1,2)，频率变为原来的eq\f(1,2).根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，则U2变为原来的eq\f(1,2)，即U2＝eq\f(1,2)U，则通过R的电流变为原来的eq\f(1,2)，R消耗的功率P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(1,4)P，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原线圈上的电流也变为原来的eq\f(1,2)，即电流表A的读数变为eq\f(1,2)I，故选B.6．下图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为11000，降压变压器原、副线圈匝数比为10001，输电线的总电阻为1000Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220V．下列说法正确的是(B)A．输电线中的电流为3AB．电站输出的功率为7500kWC．输电线路损耗功率为90kWD．用户端交变电流的频率为100Hz解析：由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为Um＝250eq\r(2)V，有效值为U1＝eq\f(Um,\r(2))＝250V，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得副线圈两端的电压U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1000,1)×250V＝2.5×105V；用户端电压为220V，根据eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，得降压变压器原线圈的电压U3＝eq\f(n3,n4)U4＝eq\f(1000,1)×220V＝2.2×105V，故输电线上损失的电压为ΔU＝U2－U3＝3×104V，则输电线上的电流为I＝eq\f(ΔU,R)＝eq\f(3×104,1000)A＝30A，电站的输出功率为P1＝P2＝U2I＝7500kW，输电线路损耗功率为ΔP＝I2R＝900kW，由题图乙可知，原线圈交变电流的周期为T＝0.02s，则频率为f＝eq\f(1,T)＝50Hz，变压器不会改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为50Hz，故A、C、D错误，B正确．二、多项选择题7．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光．在将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，下列说法正确的是(BC)A．小灯泡L1、L2均变暗B．小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大D．电流表A的读数变大，电压表V的读数变小解析：将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，并联部分的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，故L2灯变暗，电流表读数变小；电源的内电压减小，则路端电压增大，电压表读数变大；根据串联电路分压特点可知，并联部分电压增大，则L1灯变亮，选项B、C正确，A、D错误．8．如图甲所示，将阻值为R＝5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示．下列说法正确的是(BD)A．电阻R两端电压的瞬时值表达式为u＝2.5sin100πt(V)B．电阻R消耗的电功率为0.625WC．如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线框的转速提升一倍时，电流表的示数为1AD．这一交变电流与图丁所示电流的有效值之比为eq\r(2)2解析：由图可知，电流的最大值Im＝0.5A，则电压的最大值Um＝ImR＝0.5×5V＝2.5V，又知周期T＝0.01s，则角速度为ω＝200πrad/s，电阻R两端电压的瞬时值表达式为u＝2.5sin200πt(V)，选项A错误；电流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(0.5,\r(2))A＝eq\f(\r(2),4)A，电阻R消耗的电功率为P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),4)))2×5W＝0.625W，选项B正确；感应电动势的瞬时值表达式为e＝Emsinωt，其中Em＝nBSω，当线圈的转速提升一倍时，最大值提升一倍，所以电流表的示数为0.5eq\r(2)A，选项C错误；图丁所示电流大小不变，有效值I′＝0.5A，所以这一交变电流与图丁所示电流的有效值之比为eq\r(2)2，选项D正确．9．某同学在实验室中研究远距离输电．由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)．第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1.第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器T1与电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2.下列说法正确的是(BC)A．前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B．实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C．若输送功率一定，则P2P1＝neq\o\al(2,1)neq\o\al(2,2)D．若输送功率一定，则P2P1＝n1n2解析：变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故选项A错误；根据P＝I2r可知减小输送电流可以减小输电线上的电能损耗，故选项B正确；第一次实验输电线上的电流I＝eq\f(P,U1)，输电线上损失的功率P1＝I2R＝eq\f(P2,U\o\al(2,1))R，第二次实验，升压变压器副线圈上的电压U2＝eq\f(n2,n1)U1，输电线上的电流I′＝eq\f(P,U2)，输电线上损失的功率P2＝I′2R＝eq\f(P2,U\o\al(2,2))R，eq\f(P2,P1)＝eq\f(U\o\al(2,1),U\o\al(2,2))＝eq\f(n\o\al(2,1),n\o\al(2,2))，故选项C正确，D错误．10．下图Ⅰ中理想变压器的原线圈依次接入如图Ⅱ所示的甲、乙两个正弦交流电源．接电源甲后，调节滑动变阻器滑片位置使小灯泡A正常发光，灯泡的功率及电流频率分别为P1、f1；保持滑片位置不变，改用电源乙，小灯泡的功率及电流频率分别为P2、f2.已知小灯泡电阻不变，则(AD)A．f1f2＝32B．P1P2＝21C．若将滑动变阻器滑片向左移动，电源乙可能使小灯泡正常发光D．若将变压器动片P向下移动，电源乙可能使小灯泡正常发光解析：变压器不改变交流电的频率，由图象可知1.5T1＝T2，即eq\f(T1,T2)＝eq\f(2,3)，所以eq\f(f1,f2)＝eq\f(3,2)，选项A正确；由图象可知甲、乙两个电源的电动势最大值之比为21，两种情况下副线圈两端的电压有效值之比为21，所以两种情况下通过灯泡的电流之比为21，根据P＝I2R可知eq\f(P1,P2)＝eq\f(4,1)，选项B错误；若将滑动变阻器滑片向左移动，滑动变阻器连入电路的电阻增大，通过灯泡的电流更小了，所以不可能使小灯泡正常发光，选项C错误；若将变压器动片P向下移动，即eq\f(n1,n2)减小，根据eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)可知，U2增大，即副线圈两端电压增大，电源乙可能使小灯泡正常发光，选项D正确．三、计算题11．如图是用直流发电机为保温室中电热器供电的电路图，直流发电机的电动势为250V，内阻为0.50Ω，输电线电阻R1＝R2＝1.0Ω.保温室中装有若干只完全相同的电热器用来调节室温，每只电热器的额定电压为200V，额定功率为1000W，其他电阻不计，也不考虑电热器电阻随温度的变化．求：(1)为使电热器能正常工作，应接入的电热器的数量．(2)在电热器正常工作状态下，直流发电机对保温室供热的效率．(3)保温室内的电热器可能消耗的最大电功率．答案：(1)4(2)80%(3)6250W解析：(1)设接通n个电热器时，实际使用的电热器都能正常工作，此时干路的电流为I，有I＝eq\f(E－U额,r＋R1＋R2)＝eq\f(250－200,2.5)A＝20A电热器的额定电流I额＝eq\f(P额,U额)＝eq\f(1000,200)A＝5.0An＝eq\f(I,I额)＝eq\f(20,5.0)＝4(2)直流发电机对保温室供热的效率η＝eq\f(U额I,EI)＝eq\f(200,250)×100%＝80%(3)设电热器消耗的总电功率最大时的电流为Im：P热总＝Ieq\o\al(2,m)R热总Im＝eq\f(E,r＋R1＋R2＋R热总)P热总＝eq\f(E2,\f(r＋R1＋R2－R热总2,R热总)＋4r＋R1＋R2)当R热总＝r＋R1＋R2时，接入电热器的数量n′＝eq\f(R热,r＋R1＋R2)＝16，电热器消耗的总电功率有最大值Pm＝eq\f(E2,4r＋R1＋R2)＝6250W12．电源是把其他形式的能转化为电势能的装置．我们通常使用的电源有交流、直流之分．(1)法拉第发明了世界上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机．如图甲所示为其示意图，铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，它可以绕水平轴在竖直平面内转动．当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时，在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的．用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路．已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，圆盘半径为a，圆盘匀速转动时的角速度为ω，发电机内阻为r1.求电源电动势E，并判断通过电阻R的电流方向．(2)如图乙所示为一个小型交流发电机的原理图，n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，ab边、cd边分别连在两个滑环上，两个电刷分别压在滑环上．线圈ab边长为L1，bc边长为L2，总电阻为r2.线圈以恒定的角速度ω绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速转动．用导线将电刷与电阻R