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

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1、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)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過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)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?，則(　　) A．R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)?I D．通過R的交變電流頻率不變 [解析]　交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω，且有ω＝2πn，所以當(dāng)發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)速減半后，感應(yīng)電動勢最大值減半，

2、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)減為原來的一半，B項正確；由電功率P＝可知，變壓器輸出功率即R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?，A項錯誤；由P＝UI可知，原線圈中電流減為原來的一半，C項錯誤；交流電的頻率與發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動角速度成正比，故D項錯誤． [答案]　B 2．(2018·陜西高三質(zhì)檢一)(多選)如圖所示，電路中電源電動勢E恒定、內(nèi)阻r＝2 Ω，定值電阻R3＝4 Ω.ab段電路消耗的電功率在開關(guān)S斷開與閉合時相等，電壓表和電流表均為理想電表，則以下說法中正確的是(　　) A．開關(guān)S斷開時電壓表的示數(shù)一定等于S閉合時的示數(shù) B．電阻R1、R2

3、可能分別為4 Ω、6 Ω C．電阻R1、R2可能分別為3 Ω、9 Ω D．開關(guān)S斷開與閉合時，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無關(guān) [解析]　開關(guān)斷開時外電路總電阻大于閉合時外電路總電阻，則開關(guān)斷開時電流較小，電源和R3的分壓較小，電壓表的示數(shù)一定較大，A錯誤；開關(guān)S斷開與閉合時，ab段電路消耗的電功率相等，則有：(R1＋R2)＝R1，將R1＝3 Ω、R2＝9 Ω代入，方程成立，而將R1＝4 Ω、R2＝6 Ω代入，方程不成立，B錯誤，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：U＝E－(R3＋r)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

4、比值為：＝R3＋r，與R1、R2無關(guān)，D正確． [答案]　CD 3．(2018·重慶質(zhì)量抽測)如圖所示，電源電動勢為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程中，分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示電流表、電壓表V1、電壓表V2和電壓表V3示數(shù)變化量的絕對值．關(guān)于該電路工作狀態(tài)的變化，下列說法正確的是(　　) 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動 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，熱敏電阻的阻值

5、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U1＝IR，則＝R不變，由閉合電路歐姆定律有U3＝E－Ir，則＝r不變，又U2＝E－I(r＋R)，則＝r＋R不變，A、B錯誤；由于電容器兩極板之間的電壓增大，電場力大于帶電液滴所受的重力，則帶電液滴向上做加速運動，C錯誤；電源的效率為η＝×100%＝，即當(dāng)RT增大時，電源的工作效率變大，D正確． [答案]　D 4．(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．已知滑動觸頭在圖示位置時原、副

6、線圈的匝數(shù)比為n1∶n2＝10∶1，電阻R＝22 Ω，電表均為理想電表．下列說法正確的是(　　) A．通過R的交流電的頻率為50 Hz B．電流表A2的示數(shù)為 A C．此時變壓器的輸入功率為22 W D．將滑動觸頭沿逆時針方向移動一些，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T＝0.02 s，其頻率為f＝＝ Hz＝50 Hz，變壓器不改變交流電的頻率，故通過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Um＝220 V，所以有效值為U＝220 V，則副線圈兩端的電壓為U′＝U×＝220× V＝22 V，所以通過電阻的電流(即為電流表A2

7、的示數(shù))為I＝＝1 A，B錯誤；變壓器的輸出功率為P′＝U′I＝22 W，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以有P＝P′＝22 W，C正確；將滑動觸頭沿逆時針方向移動一些，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錯誤． [答案]　AC 5. (2018·沈陽市高三質(zhì)檢一)一臺交流發(fā)電機的輸出電壓表達式為u1＝1000sin100πt(V)，通過匝數(shù)比為4∶1的理想降壓變壓器給若干盞“220 V　60 W”的燈泡供電，如圖所示．輸電線總電阻r＝10 Ω，其他電阻不計，為了保證燈泡正常發(fā)光，接入電路的燈泡數(shù)量為(　　) A．4

8、4 B．176 C．195 D．783 [解析]　設(shè)接入n只燈泡時燈泡正常發(fā)光，燈泡正常發(fā)光時副線圈的輸出電壓U2＝220 V，根據(jù)變壓器變壓公式，原線圈輸入電壓U1＝220 V×4＝880 V，對原線圈電路有，1000 V＝I1r＋U1，解得原線圈電流I1＝12 A．由變壓器原、副線圈電功率關(guān)系知，U1I1＝U2I2＝10560 W＝60n (W)，解得n＝176，選項B正確． [答案]　B 6．(2018·湖南五校聯(lián)考)如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(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)于這兩個正弦交流電的說法錯

9、誤的是(　　) A．在圖中t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為最大 B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C．圖線b所對應(yīng)的交流電的有效值為20 V D．圖線a所對應(yīng)的交流電的瞬時值表達式u＝10sin5πt(V) [解析]　由題圖可知，t＝0時刻線圈均在中性面，穿過線圈的磁通量最大，故A正確；由題圖可知Ta∶Tb＝2∶3，故ωa∶ωb＝3∶2，na∶nb＝3∶2，故B正確；交流電最大值Um＝NBSω，故Uma∶Umb＝3∶2，故Umb＝Uma＝ V，所以圖線b所對應(yīng)的交流電的有效值為20 V，故C正確；由題圖可知，圖線a所對應(yīng)的交流電的最大值為20 V，角速度為＝5π rad/s，所以瞬

10、時值表達式為u＝20sin5πt(V)，故D錯誤． [答案]　D 7．(2018·福州市高中質(zhì)檢)如圖所示是一臺理想自耦變壓器，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)壓端的滑動頭P原來處于線圈中點，電阻箱的電阻為R.若將滑動頭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)樵瓉淼膬杀叮瑒tR′等于(　　) A． B． C． D．4R [解析]　該自耦變壓器的原線圈的匝數(shù)隨著滑動頭位置的變化而變化，副線圈的匝數(shù)始終保持不變．當(dāng)滑動頭P處于線圈中點時，n1＝n2，根據(jù)理想變壓器的電壓、電流變比關(guān)系＝、＝可得：U2＝U1＝2U，I2＝I1＝I

11、1，根據(jù)歐姆定律I＝可得：R＝＝＝；當(dāng)滑動頭P向上移到線圈的最高處時，n1′＝n2，此時I′＝2I1，因此副線圈兩端的電壓為U2′＝U1＝U，I2′＝I1′＝2I1，所以此時電阻箱的阻值為R′＝＝＝R，選項A正確． [答案]　A 8．(2018·太原一模)(多選)如圖甲所示，單匝矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直磁場的軸轉(zhuǎn)動．改變線圈的轉(zhuǎn)速，穿過該線圈的磁通量隨時間分別按圖線甲、乙的正弦規(guī)律變化．設(shè)線圈的電阻為1.0 Ω，則(　　) A．圖線甲對應(yīng)線圈在t＝0時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大 B．圖線甲、乙對應(yīng)的線圈在t＝2.0 s時，線圈平面均平行于磁感線 C．圖線甲、乙對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之

12、比為5∶4 D．圖線甲對應(yīng)的線圈中交變電流的峰值為2.5π A [解析]　圖線甲對應(yīng)線圈在t＝0時，穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為0，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0，A錯誤．線圈平面平行于磁感線時，穿過線圈的磁通量為0，圖線甲、乙對應(yīng)的線圈在t＝2.0 s時，穿過線圈的磁通量為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、乙對應(yīng)的線圈周期之比為4∶5，所以圖線甲、乙對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為5∶4，C正確．圖線甲對應(yīng)的線圈的感應(yīng)電動勢最大值Em＝BSω＝BS＝，代入數(shù)據(jù)可得：Em＝5π V．又由歐姆定律可得電流的峰值Im＝＝5π A，D錯誤． [答案]　BC 9．(2018·蘭州市

13、高三診斷)(多選)理想電壓表和理想電流表與兩個相同的燈泡連成如圖甲所示的電路，接在正弦交變電源上，每個燈泡的電阻R＝110 Ω.圖乙是交變電源的輸出電壓u隨時間t變化的圖象，則下列選項正確的是(　　) A．電流表讀數(shù)是1 A B．電壓表讀數(shù)是311 V C．每個燈泡兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律是uR＝311cos100πt(V) D．通過每個燈泡的電流隨時間變化的規(guī)律是i＝cos100πt(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＝ V＝220 V，B錯誤；由歐姆定律可知電流表的讀數(shù)為I＝＝ A＝1 A，A正確；由圖象可

14、知每個燈泡兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律是uR＝cost(V)＝cos100πt(V)，C錯誤；由于兩燈泡串聯(lián)，則流過每個燈泡的電流應(yīng)為1 A，最大值應(yīng)為 A，因此通過每個燈泡的電流隨時間變化的規(guī)律是i＝cos100πt(A)，D正確． [答案]　AD 10.某課外活動小組用二極管、電感線圈(感抗很大)、電容器、小燈泡等元件組裝了一個簡易交通指示燈模型，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，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，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

15、，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?，因電感線圈的感抗很大，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，只有紅燈亮；當(dāng)A端為正時，只有綠燈亮，則A、B兩項錯誤．若在A、B端加合適的正弦交流電時，黃燈亮，而紅、綠燈都不亮，則C項正確，D項錯誤． [答案]　C 二、非選擇題 11．(2018·山西太原山大附中期末)如圖所示，一個半徑為r的半圓形單匝線圈，以直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為n，ab的左側(cè)有垂直于紙面向里(與ab垂直)的勻強磁場，磁感應(yīng)強度

16、大小為B，M和N是兩個集流環(huán)，負載電阻的阻值為R，線圈、電流表和連接導(dǎo)線的電阻不計，求： (1)感應(yīng)電動勢的最大值． (2)從圖示位置起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)負載電阻R上產(chǎn)生的熱量． (3)從圖示位置起轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)通過負載電阻R的電荷量． (4)電流表的示數(shù)． [解析]　(1)交變電動勢的最大值 Em＝BSω＝B·2πn＝π2Bnr2 (2)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的有效值E＝＝ 電阻R上產(chǎn)生的熱量Q＝2R·＝ (3)在線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)的時間內(nèi)，電動勢的平均值＝ 通過R的電荷量q＝Δt＝Δt＝＝ (4)設(shè)此交變電動勢在一個周期內(nèi)的有效值為E1，由有效值的定

17、義得·＝T 解得：E1＝，故電流表的示數(shù)I＝＝ [答案]　(1)π2Bnr2　(2)　(3)　(4) 12．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1∶n2＝3∶1，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U1m＝27 V，其有效值為U1＝27 V，根據(jù)n1∶n2＝U1∶U2，代入數(shù)據(jù)可得電壓表的讀數(shù)U2＝9 V. (2)設(shè)原線圈中通過的電流為I1，副線圈中通過的電流為I2，為使副線圈接入的燈泡最多，則I1＝3 A， 根據(jù)＝， 代入數(shù)據(jù)可得I2＝9 A， 正常發(fā)光時每個燈泡中電流為I燈＝＝1 A， 所以允許接入的燈泡個數(shù)為n＝＝9(盞)． (3)電阻兩端電壓為UR＝U2－U燈＝3 V， 電阻阻值為R＝＝ Ω. [答案]　(1)9 V　(2)9盞　(3) Ω