2020屆高三物理一輪復習收尾二輪專題突破檢測 恒定電流與交變電流

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1、恒定電流與交變電流 (45分鐘　100分) 選擇題(本大題共15小題,其中1～10題,每小題6分,11～15題,每小題8分,共100分。多選題已在題號后標出) 1.(多選)(2020·南充一模)如圖所示,閉合的矩形導體線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,沿著OO′方向觀察,線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動。已知勻強磁場的磁感強度為B,線圏匝數(shù)為n,ab邊的邊長為L1,ad邊的邊長為L2,線圈電阻為R,轉(zhuǎn)動的角速度為ω,則當線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(　　) A.線圈中感應電流的方向為abcda B.線圈中的感應電動勢為2nBL1L2ω C.穿過線圈磁通量隨時間的變化率最大

2、 D.線圈ad邊所受安培力的大小為 2.(2020·南充一模)圖中理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2=4∶1,原線圈兩端連接光滑導軌,副線圈與電阻R相連組成閉合回路。當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速地向右做切割磁感線運動時,安培表A1的讀數(shù)是12mA,那么安培表A2的讀數(shù)是(　　) A.0 B.3mA C.48mA D.與R值大小無關(guān) 3.(2020·成都二模)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1,通過輸電線連接兩只相同的燈泡L1和L2,輸電線的等效電阻為R,原線圈輸入圖示的交流電壓,當開關(guān)S閉合時,以下說法中正確的是(　　) A.原線圈中

3、電流不變 B.R兩端的電壓減小 C.原線圈輸入功率變大 D.副線圈輸出電壓小于11 V 4.如圖所示的電路,閉合開關(guān)S,a、b、c三盞燈均能發(fā)光,電源電動勢E恒定且內(nèi)阻r不可忽略,現(xiàn)將變阻器R的滑片稍向上滑動一些,三盞燈亮度變化的情況是(　　) A.a燈變亮,b燈和c燈變暗 B.a燈和c燈變亮,b燈變暗 C.a燈和c燈變暗,b燈變亮 D.a燈和b燈變暗,c燈變亮 5.如圖所示,有一臺交流發(fā)電機E,通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠處用戶供電,輸電線的總電阻為R。T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1,它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2;T2的輸入電壓和輸入功

4、率分別為U3和P3,它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4。設T1的輸入電壓U1一定,當用戶消耗的電功率變大時,有(　　) A.U2減小,U4變大 B.U2不變,U3不變 C.P1變小,P2變小 D.P2變大,P3變大 6.(2020·綿陽二模)在研究微型電動機的性能時,應用如圖所示的實驗電路。調(diào)節(jié)滑動變阻器R并控制電動機停止轉(zhuǎn)動時,電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50A和2.0 V。重新調(diào)節(jié)R并使電動機恢復正常運轉(zhuǎn),此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和24.0 V。則這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時輸出功率 為(　　) A.32 W　　　B.44 W　　　C.47 W　　

5、　D.48 W 7.(2020·西安二模)如圖所示,某同學設計了下列四種電路用以調(diào)節(jié)通過風扇的交變電流,控制風扇轉(zhuǎn)動的快慢。你認為這四個電路中哪個可行并最省電(A、B、D用滑動變阻器,C用變壓器)(　　) 8.(2020·福建高考)如圖,實驗室一臺手搖交流發(fā)電機,內(nèi)阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的電阻。閉合開關(guān)S,當發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的電動勢e=10sin10πt(V),則(　　) A.該交變電流的頻率為10 Hz B.該電動勢的有效值為10V C.外接電阻R所消耗的電功率為10W D.電路中理想交流電流表的示數(shù)為1.0A 9.(2020·莆田一模)如圖所

6、示,一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1=1000匝,副線圈匝數(shù)n2=200匝,原線圈中接一交變電源,交變電源電壓u=220sin100πtV。副線圈中接一電動機,電阻為11Ω,電流表A2示數(shù)為1 A。電表對電路的影響忽略不計,則(　　) A.此交流電的頻率為100Hz B.電壓表示數(shù)為220V C.電流表A1示數(shù)為5 A D.此電動機輸出功率為33W 10.(2020·雅安二模)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,電壓表和電流表均為理想電表,R為熱敏電阻(溫度升高時其電阻減小),R0為定值電阻。當原線圈接如圖乙所示的正弦交流電時,下列說法正確的是(　　) A.電壓表V2的

7、示數(shù)為9 V B.原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為 U=36sin50πt(V) C.R處溫度降低時,電流表的示數(shù)變小,電壓表V2的示數(shù)變小 D.R處溫度降低時,變壓器原線圈的輸入功率增大 11.如圖所示的火警報警裝置,R1為熱敏電阻,溫度升高,R1急劇減小,當電鈴電壓達到一定值時,電鈴會響,則下列說法正確的是(　　) A.若報警器的電池老化(內(nèi)阻變大,電動勢不變),不會影響報警器的安全性能 B.若試驗時發(fā)現(xiàn)當有火時裝置不響,應把R2的滑片P向下移 C.若試驗時發(fā)現(xiàn)當有火時裝置不響,應把R2的滑片P向上移 D.增大電源的電動勢,會使報警的臨界溫度升高 12.(多選)(2020

8、·成都二模)重慶被譽為“中國四大火爐城市”之一,為了解暑,人們用電風扇降溫。如圖所示為降溫所用的一個小型電風扇電路簡圖,其中理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n,原線圈接電壓為U的交流電源,輸出端接有一只電阻為2R的燈泡和電風扇電動機M,電動機線圈電阻為r。接通電源后,電風扇正常運轉(zhuǎn),測出通過電風扇電動機的電流為I,則下列說法正確的是(　　) A.電風扇電動機M兩端的電壓為Ir B.理想變壓器的輸入功率為I2r+ C.電風扇電動機M輸出的機械功率為-I2r D.若電風扇由于機械故障被卡住,則通過原線圈的電流為 13.(多選)(2020·溫州二模)如圖所示,50匝矩形閉合導線框ABCD處

9、于磁感應強度大小B=T的水平勻強磁場中,線框面積S=0.5m2,線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω=200rad/s勻速轉(zhuǎn)動,并與理想變壓器原線圈相連,副線圈接入一只“220V,60 W”的燈泡,且燈泡正常發(fā)光,熔斷器允許通過的最大電流為10A,下列說法正確的是(　　) A.圖示位置穿過線框的磁通量為零 B.線框中產(chǎn)生交變電壓的有效值為500V C.變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25∶11 D.變壓器輸出端最多能并聯(lián)83只60W的燈泡 14.(多選)(2020·南京一模)如圖所示,正方形線框abcd邊長為L,每邊電阻均為r,在磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度

10、ω轉(zhuǎn)動,c、d兩點與外電路相連,外電路電阻也為r,則下列說法中正確的是(　　) A.S斷開時,電壓表讀數(shù)為BωL2 B.S斷開時,電壓表讀數(shù)為BωL2 C.S閉合時,電流表讀數(shù)為BωL2 D.S閉合時,電流表讀數(shù)為 15.(2020·資陽一模)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,b是原線圈的中心抽頭,圖中電表均為理想的交流電表,定值電阻R=10Ω,其余電阻均不計,從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓,則下列說法正確的是(　　) A.當單刀雙擲開關(guān)與a連接時,電壓表的示數(shù)為31V B.當單刀雙擲開關(guān)與a連接且t=0.01s時,電流表示數(shù)為零

11、C.當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時,原線圈的輸入功率變大 D.當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時,副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5Hz 答案解析 1.【解析】選A、C。由楞次定律可判定線圈中感應電流的方向為abcda,A正確。線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時,線圈中感應電動勢最大,由E=n知,最大,C正確。Em=nBSω=nBL1L2ω,B錯誤。ad邊受安培力F=nBIL2=nBL2=,D錯誤。 2.【解析】選A。當直導線AB在勻強磁場中沿導軌勻速向右做切割磁感線運動時,原線圈中產(chǎn)生恒定的電流,不能在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場,副線圈中不會產(chǎn)生感應電流,A正確。 3.【解析】選C。由=可知,U2=U1=×220

12、V=11 V,當開關(guān)S閉合時,U2不變,D錯誤。S閉合時,負載電阻減小,副線圈電流I2增大,由=知I1也增大,A錯誤。I2增大,R兩端電壓也增大,B錯誤。原線圈輸入功率P1=U1I1也增大,C正確。 4.【解析】選B。滑片上移,R減小,電路總電阻減小,I增大,a燈變亮,同時Ir以及Ua增大,Ub減小,b燈變暗,Ib減小,則Ic=I-Ib增大,c燈變亮,選項B正確。 【變式備選】(多選)(2020·杭州一模)在如圖所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r,閉合開關(guān)S,待電流達到穩(wěn)定后,電流表示數(shù)為I,電壓表示數(shù)為U,電容器C所帶電荷量為Q,R2上消耗的功率為P2,將滑動變阻器的滑動觸頭P從圖

13、示位置向a端移動一些,待電流達到穩(wěn)定后,則與P移動前相比(　　) A.U變小 B.I變小 C.Q增大 D.P2變小 【解析】選B、C、D。設滑動變阻器實際連入電路的阻值為R,對回路由閉合電路歐姆定律有I=,滑動觸頭向a端移動,則R增大,I變小,R2功率P2(P2=I2R2)變小,電壓表示數(shù)U(U=E-Ir-IR2)變大,電容器所帶電荷量Q(Q=CU)變大。故本題正確選項為B、C、D。 5.【解析】選D。由理想變壓器輸出功率決定輸入功率可得,當用戶功率增大時,升壓變壓器的輸入功率必增大,即P1增大,輸入電壓U1為定值不變,升壓變壓器的匝數(shù)不變,輸入電壓不變,故輸出電壓U2

14、不變,由于P1增大,由P1=U1I1=P2=U2I2可得,I1增加,P2、I2增加,由閉合電路歐姆定律:U3=U2-I2R,故U3減小,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)不變,所以隨U3減小,U4減小,A、B錯誤;由于用戶功率增加,即P4增加,理想變壓器無功率損耗可得:P3=P4,功率P3也增加,故C錯誤,D正確。 【方法技巧】解決遠距離輸電問題的一般思路 (1)電路分析:遠距離輸電線路由升壓變壓器、輸電線、降壓變壓器和負載四部分組成。 (2)電壓關(guān)系:升壓變壓器輸入電壓U1是不變的,根據(jù)=可以確定升壓變壓器的輸出電壓U2,輸電線上有一定的電壓損失,ΔU=IR。 降壓變壓器輸入端電壓U3=U2-

15、ΔU,降壓變壓器輸出電壓由=確定。 (3)功率關(guān)系:升壓變壓器輸入功率為P1,輸電線上損失功率為ΔP=I2R。降壓變壓器輸出功率為P2,則P1=P2+ΔP=P2+I2R。 (4)電流關(guān)系:升壓變壓器輸入電流由I1=確定,輸出電流I2由=確定,I2通過輸電線傳到降壓變壓器,即I3=I2,而=。 6.【解析】選A。當電動機停止轉(zhuǎn)動時,此時電動機相當于一個純電阻,所以由題中的兩表讀數(shù),可以計算出電動機的內(nèi)阻為:r=,代入數(shù)據(jù)得:r=4Ω,重新調(diào)節(jié)R并使電動機恢復正常運轉(zhuǎn),根據(jù)題中的兩表讀數(shù),計算出電動機的輸出功率為:P=UI-I2r,代入數(shù)據(jù)解得:P=32W,B、C、D錯誤,A正確。 7.【

16、解析】選C。電路A、B中可以用滑動變阻器改變風扇上的電壓,且電路中除風扇消耗電能外,滑動變阻器也消耗電能;電路C可以用變壓器改變風扇上的電壓,電路中只有風扇消耗電能;電路D中的風扇上電壓為定值,滑動變阻器的調(diào)控不起作用,故只有電路C正確。 8.【解析】選D。據(jù)ω=2πf知該交流電的頻率為5Hz,A錯;該交流電電動勢的最大值為10V,有效值E=10V,B錯;I==1.0A,P=I2R=9W,C錯,D對。 9.【解析】選D。由ω=2πf得交流電的頻率為50Hz,故A錯誤;電壓表、電流表測量所得的是交變電流的有效值,故電壓表讀數(shù)為220V,故B錯誤;由=可知I1=I2=0.2A,故C錯誤;由P出

17、=P入-P熱=U1I1-R=33W,故D正確。 10.【解析】選A。根據(jù)=求得U2=9V,A正確。由圖乙知T=0.02s,所以ω== 100πrad/s,B錯誤。R處溫度降低時,R阻值變大,I2變小,U2不變,C錯誤,由=知,當I2變小時,I1也變小,輸入功率P1=U1I1也將減小,D錯誤。 11.【解析】選C。設電鈴工作電壓為U,當IR2=U時報警;若電池內(nèi)阻較大,同一溫度時,R2上電壓較小,可能不會報警;R2減小時,R1上電壓增大,R2上電壓減小,可能不報警,反之R2上電壓增大,易報警;電源電動勢增大時,報警溫度應降低,故A、B、D錯誤,C正確。 12.【解析】選C、D。由理想變壓

18、器的原理可知,電風扇電動機M兩端的電壓為,因為電風扇中含有線圈,故不能利用歐姆定律求電壓,選項A錯誤;由變壓器功率特點可知,理想變壓器的輸入功率為+,選項B錯誤;電風扇電動機M輸出的機械功率為-I2r,選項C正確;因為副線圈兩端的電壓為,若電風扇由于機械故障被卡住,則副線圈回路可視為純電阻電路,該回路的等效電阻為,所以副線圈中的電流為,通過原線圈的電流為,選項D正確。 13.【解析】選C、D。圖示位置穿過線框的磁通量最大,選項A錯誤;線框中產(chǎn)生交變電壓的最大值為Um=NBSω=50××0.5×200V=500V,有效值為500 V,選項B錯誤;由=可知,變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25∶11,

19、選項C正確;變壓器允許輸入最大功率為500×10W=5 000 W,變壓器輸出端最多能并聯(lián)=83只60W的燈泡,選項D正確。 14.【解題指南】解答本題時應注意以下三個問題: (1)線框轉(zhuǎn)動時,只有ab邊切割磁感線,故ab邊為電源,其余三邊為外電阻。 (2)S斷開時,測量的應是cd邊上的電壓的有效值。 (3)S閉合時,cd邊與電阻r為并聯(lián)關(guān)系。 【解析】選B、D。線圈產(chǎn)生的感應電動勢有效值為E=BSω=,當S斷開時,線框ab邊是電源,其余三邊是外電路,電壓表的示數(shù)是cd兩端電壓的有效值,Ucd===BωL2,A錯誤,B正確;S閉合時,整個外電路的結(jié)構(gòu)是電阻r與cd邊并聯(lián)再與ad、bc邊串聯(lián),流過電阻r的電流即電流表的示數(shù)等于電路中總電流的一半,IA=·=,C錯誤,D正確。 15.【解析】選C。由乙圖知U1=220V,開關(guān)與a連接時,=,U2=22V,電壓表示數(shù)為22V,A錯誤。電流表示數(shù)為交流電的有效值,t=0.01s時,示數(shù)不為零,B錯誤。開關(guān)由a撥向b時,n1減小,U2增大,負載功率變大,則輸入功率變大,C正確。變壓器不改變交流電的頻率,開關(guān)由a撥向b時,副線圈輸出電壓的頻率仍為50Hz,D錯誤。