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高考物理大二轮复习与测试强化练:第8讲 恒定电流与交变电流(2013真题为例,含答案解析)[ 高考]


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第 8 讲 恒定电流与交变电流
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!) 1.一理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2=11∶5,原线圈与正弦交流电源连接,输入 电压的 u-t 图象如图所示,副线圈接一个 10 Ω 的电阻,则( )

A.流过电阻的电流为 0.2 A B.与电阻并联的电压表示数是 100 2 V C.变压器的输入功率是 1×103 W D.变压器副线圈中的交变电压的频率为 100 Hz 解析: 原线圈电压有效值为 220 V,所以副线圈的电压有效值为 100 V,电阻两端的 电压为 100 V,流过电阻的电流为 10 A,电阻的功率 P=I2R=1000 W,则选项 A、B 错误, C 正确.由图象可知,交流电压的周期为 0.02 s,则频率为 50 Hz,选项 D 错误. 答案: C 2.如图所示,M 为理想变压器,电表均可视为理想电表,原线圈接交变电压 u,输电 线电阻忽略不计.当变阻器滑片 P 向上移动时,读数发生变化的电表是( )

A.

B.

C.

D.

解析: 当变阻器滑片 P 向上移动时,电压表示数不发生变化,而电流表示数增大,

选项 A、B 正确.

答案: AB

3.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 2∶1.电池和交变电源

的电动势都为 6 V,内阻均不计,下列说法正确的是( )

A.S 与 a 接通的瞬间,R 中无感应电流

B.S 与 a 接通稳定后,R 两端的电压为 0

C.S 与 b 接通稳定后,R 两端的电压为 3 V

D.S 与 b 接通稳定后,原、副线圈中电流的频率之比为 2∶1

解析: S 与 a 接通的瞬间,副线圈有瞬间的感应电流,A 错误;S 与 a 接通稳定后,

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理想变压器的原线圈电流稳定不变,副线圈电压为零,B 正确;S 与 b 接通稳定后,根据 U1∶U2=n1∶n2,可得 R 两端的电压为 3 V,C 正确;原、副线圈的频率相同,D 错误.
答案: BC 4.如图所示,一正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线 的对称轴 OO′匀速转动,从 O 向 O′观察,线圈沿逆时针方向转 动.已知匀强磁场的磁感应强度为 B,线圈匝数为 n,边长为 l,电 阻为 R,转动的角速度为 ω,则当线圈转至图示位置时( ) A.线圈中感应电流的方向为 abcda B.线圈中的感应电流为nBRl2ω C.穿过线圈的磁通量为 0 D.穿过线圈磁通量的变化率为 0
l 解析: 感应电流方向为 adcba,A 错误,感应电流 I=ER=2nBRlω2=nBRl2ω,B 正确.线 圈与磁场平行,穿过线圈磁通量为零,但是磁通量变化率最大,C 正确,D 错误. 答案: BC 5.直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时,电源 的( ) A.总功率一定减小 B.效率一定增大 C.内部损耗功率一定减小 D.输出功率一定先增大后减小 解析:
滑片 P 向右移动时外电路电阻 R 外增大,由闭合电路欧姆定律知总电流减小,由 P 总= EI 可得 P 总减小,故选项 A 正确.根据 η=R外R+外 r=1+1r/R外可知选项 B 正确.由 P 损=I2r 可 知,选项 C 正确.由 P 输-R 外图象,因不知道 R 外的初始值与 r 的关系,所以无法判断 P 输 的变化情况,选项 D 错误.
答案: ABC 6.如图所示是测定小灯泡伏安特性的电路图,电源电动势为 E,内阻不计,两电表可看 做理想电表,那么下列说法中正确的是( )
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A.闭合开关前滑动变阻器的滑片应滑到最右端 B.该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法 C.将滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变亮 D.将滑动变阻器的滑片向右滑动时,小灯泡变暗 解析: 电路中滑动变阻器采用的是分压式接法,当滑动变阻器的滑片在最左端时,灯 泡两端的电压为零,所以本题应选 C. 答案: C 7.某兴趣小组用实验室的手摇发电机和一个可看作理想的小变压器给一个灯泡供电, 电路如图.当线圈以较大的转速 n 匀速转动时,额定电压为 U0 的灯泡正常发光,电压表示 数是 U1.已知线圈电阻是 r,灯泡电阻是 R,则有( )
A.变压器输入电压的瞬时值表达式是 u= 2U1r?R+r?sin2πnt B.变压器的匝数比是 U0∶ 2U1 C.电流表的示数是RUU201 D.线圈中产生的电动势最大值是 Em= 2U1 答案: C 8.(2013·江苏卷·4)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一 种报警装置,电路如图所示.M 是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻 RM 发生变化, 导致 S 两端电压 U 增大,装置发出警报,此时( )
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A.RM 变大,且 R 越大,U 增大越明显 B.RM 变大,且 R 越小,U 增大越明显 C.RM 变小,且 R 越大,U 增大越明显 D.RM 变小,且 R 越小,U 增大越明显 解析: 当 RM 变大时,回路的总电阻 R 总变大,根据 I 总=RE总,得干路中的电流变小, S 两端的电压 U=I 总 RS 变小,故选项 A、B 错误;当 RM 变小时,回路的总电阻 R 总=R1+1R1M +RS 变小,根据 I 总=RE总,得干路中的电流变大,S 两端的电压 U=I 总 RS 变大,而且 R 越大, RM 变小时,对回路的总电阻变化的影响越明显,故选项 C 正确,选项 D 错误. 答案: C 9.如图甲所示,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动,输出交 变电流的电动势图象如图乙所示,经原、副线圈的匝数比为 1∶10 的理想变压器给一个灯泡 供电,如图丙所示,副线圈电路中灯泡额定功率为 22 W.现闭合开关,灯泡正常发光.则( )
A.t=0.01 s 时刻穿过线框回路的磁通量为零 B.线框的转速为 50 r/s C.变压器原线圈中电流表示数为 1 A D.灯泡的额定电压为 220 2 V 解析: 由图乙可知 0.01 s 时线圈输出电压为零,线圈处于中性面上,磁通量最大,选 项 A 错误.由图乙可知,交变电流的频率为 50 Hz,所以线框的转速为 50 r/s,选项 B 正确.灯 泡两端电压最大值为 220 2 V,灯泡的额定电压为 220 V,因为功率为 22 W,副线圈中电 流为 0.1 A,原线圈中电流为 1 A,所以选项 C 正确,D 错误. 答案: BC 10.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为 10∶1,b 是原线圈的一个抽头,电 压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压 u1,其瞬时值表达 式为 u1=220 2sin 100πt(V).现把单刀双掷开关与 a 连接,则( )
A.电压表的示数为 22 V
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B.流过滑动变阻器电流的方向每秒改变 100 次 C.在滑动变阻器触头 P 向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变大 D.若把开关由 a 拨向 b,滑动变阻器不动,则电压表示数变大,电流表的示数变小 解析: 原线圈输入电压为 220 V,副线圈的输出电压为 22 V,选项 A 正确.原线圈 输入电压的频率为 50 Hz,副线圈输出电压也为 50 Hz,1 个周期内电流方向改变两次,每秒 钟电流方向改变 100 次,选项 B 正确.滑动变阻器触头 P 向上移动,副线圈接入电阻减小, 电流增大,但电压并不改变,选项 C 错误.当开关接 b 时,输出电压增大,输出电流增大, 即输出功率增大,输入功率也增大,电流表示数增大,选项 D 错误. 答案: AB 11.在如图所示的电路中,电源的电动势为 E、内阻为 r,平行板电容器 C 的两金属板 水平放置,R1 和 R2 为定值电阻,P 为滑动变阻器 R 的滑片, 为灵敏电流表, 为理想电 流表.开关 S 闭合后,C 的两板间恰好有一质量为 m、电荷量为 q 的油滴处于静止状态.在 P 向上移动的过程中,下列说法正确的是( )

A. 表的示数变大

B.油滴向上加速运动

C. 中有由 a→b 的电流

D.电源的输出功率一定变大

解析: 油滴静止时,它所受的重力等于向上的电场力 F=qE=qUC/d,在 P 向上移动 的过程中,滑动变阻器的有效电阻变大,电路的总电阻变大,由闭合电路欧姆定律知,电路

的总电流 I 变小,路端电压 U 外变大,则选项 A 错误;而电阻 R1 两端的电压 U1=IR1 变小, 由 U 外=U1+U 并,知 U 并变大,UC=U 并变大,油滴所受电场力变大,将向上加速运动,QC =CU 并变大,电容器 C 充电,电流方向由 b→a,则选项 B 正确,C 错误;电源的输出功率

变化不确定,选项 D 错误.

答案: B

12.如图所示是通过街头变压器降压给用户供电的示意图.输入电压是市区电网的电压,

负载变化时输入电压不会有大的波动.输出电压通过输电线输送给用户,每条输电线总电阻

用 R0 表示.当负截增加时,则( )

A.电压表 的示数减小 B.电流表 的示数减小
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C.电流表 的示数减小 D.电压表 、 的示数之差增大 解析: 输入电压是市区电网的电压,不随负载增加而变化,变压器原副线圈的匝数不 变,由变压器的原理UU12=nn12,可得电压表 的示数 U2 保持不变,当负载增加时,意味着并 联了更多的用电器,即负载的总阻值减小,而 I2=2R0U+2 R载,所以副线圈电流增大,即电流 表 的示数增大,根据变压器的原理 P 出=P 入,即 U2I2=U1I1,由于输出功率增大,输入电 流 I1 增大,选项 B、C 错误;由于输电导线与负载串联,随负载阻值减小电流增大,导线 R0 上的电压 U0=I2R0 增大,所以负载的电压 U 载=U2-U0 减小,即电压表 的示数减小, 选项 A 正确;电压表 与电压表 示数之差为导线上的电压,即 U0=I2·2R0 变大,选项 D 正确. 答案: AD 13.(2013·江苏南通高三仿真检测)如图所示的电路中,R1 是定值电阻, R2 是光敏电阻,电源的内阻不能忽略.闭合开关 S,当光敏电阻上的光照 强度增大时,下列说法中正确的是( ) A.通过 R2 的电流减小 B.电源的路端电压减小 C.电容器 C 所带的电荷量增加 D.电源的效率增大 解析: 当光敏电阻上的光照强度增大时,光敏电阻阻值减小,通过 R2 的电流增大, 电源的路端电压减小,电容器 C 所带的电荷量减小,电源效率 η=U/E 减小,选项 A、C、 D 错误,B 正确. 答案: B
14.如图所示,边长为 L 的正方形单匝线圈 abcd,其电阻为 r,外电 路的电阻为 R,ab 的中点和 cd 的中点的连线 O′O 恰好位于匀强磁场 的边界线上,磁场的磁感应强度为 B.若线圈从图示位置开始以角速度 ω 绕轴 O′O 匀速转动,则以下判断正确的是( )
A.图示位置线圈中的感应电动势最大为 Em=BL2ω B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 e=12BL2ωsin ωt C.线圈从图示位置转过 180°的过程中,流过电阻 R 的电荷量为 q=2RB+Lr2 D.线圈转动一周的过程中,电阻 R 上产生的热量为 Q=π4B?R2ω+Lr4?R2
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解析: 图示位置,线圈中通过的磁通量最大,但感应电动势为零,A 错误;线圈产生 的感应电动势最大值为 Em=12BL2ω,故对应的瞬时值表达式为 e=12BL2ωsin ωt,B 正确;由 q=RΔ+Φr可得线圈从图示位置转过 180°的过程中,流过电阻 R 的电荷量 q=RB+L2r,C 错误;
电阻 R 上产生的热量应利用有效值求解,即转动一周过程中产生的热量:Q=??? 2?ERm+r????
2R×2ωπ=π4B?R2ω+Lr4?R2,D 正确. 答案: BD
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