2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題4 電磁感應(yīng)與電路 第2講 直流電路、交流電路練習(xí)
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1、第2講 直流電路、交流電路 一、選擇題:每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~4題只有一項(xiàng)符合題目要求,第5~7題有多項(xiàng)符合題目要求. 1.(2019年河北石家莊模擬)在如圖所示的電路中,R0為定值電阻,R為光敏電阻(光照減弱時(shí)阻值增大),C為電容器,現(xiàn)減弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度,下列說(shuō)法正確的是( ) A.電流表的示數(shù)減小 B.電容器C的電荷量減小 C.電壓表的示數(shù)變小 D.電源內(nèi)部消耗的功率變大 【答案】A 2.(2019年黑龍江名校模擬)如圖所示,N匝矩形導(dǎo)線(xiàn)框以角速度ω繞對(duì)稱(chēng)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)框面積為S,線(xiàn)框電阻均不計(jì),在OO′左側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),外電路接有
2、電阻R和理想電流表A,那么可以確定的是( ) A.從圖示時(shí)刻起,線(xiàn)框產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為e=NBSωsin ωt B.電流表的示數(shù)I=NBS C.R兩端電壓有效值U=NBS D.一個(gè)周期內(nèi)R的發(fā)熱量為Q= 【答案】B 【解析】由圖可知,線(xiàn)圈只有一半在磁場(chǎng)中,故產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=NBω=,故電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式為e=sin ωt,A錯(cuò)誤;電流表的示數(shù)為I==NBS,B正確;R兩端電壓的有效值U=E==NBS,C錯(cuò)誤;一個(gè)周期內(nèi)的發(fā)熱量Q=I2RT=2R×=,D錯(cuò)誤. 3.(2019年百校聯(lián)盟保溫金卷)如圖所示的電路中,電源內(nèi)阻不能忽略,R1、R2、R3均是可變電阻,將S1、
3、S2都閉合,下列說(shuō)法正確的是( ) A.只將R1阻值調(diào)大,C1、C2的帶電量都增大 B.只將R3的阻值調(diào)大,C1的帶電量都減小 C.只斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,C1、C2的帶電量都增大 D.只斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1,C1、C2的帶電量均不變 【答案】C 4.(2018年安徽馬鞍山二模)圖甲為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,升壓變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1∶1 000,降壓變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1 000∶1,輸電線(xiàn)的總電阻為1 000 Ω.若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示,用戶(hù)端電壓為220 V.下列說(shuō)法正確的是( ) A.輸電線(xiàn)中的電流為3 A B.電站輸出的功率為7 500 kW C.輸電
4、線(xiàn)路損耗功率為90 kW D.用戶(hù)端交變電流的頻率為100 Hz 【答案】B 【解析】由圖乙知升壓變壓器輸入端電壓的最大值為Um=250 V,有效值為U1==250 V,根據(jù)=,得副線(xiàn)圈兩端的電壓U2=U1=×250 V=2.50×105 V;用戶(hù)端電壓為220 V,根據(jù)=,得降壓變壓器原線(xiàn)圈的電壓U3=U4=×220 V=2.2×105 V,故輸電線(xiàn)上損失的電壓為ΔU=U2-U3=3×104 V,則輸電線(xiàn)上的電流為I== A=30 A,電站的輸出功率為P1=P2=U2I=7 500 kW,輸電線(xiàn)路損耗功率為ΔP=I2R=900 kW,由乙圖可知,原線(xiàn)圈交變電流的周期為T(mén)=0.02 s,
5、則頻率為f==50 Hz.故用戶(hù)端交變電流的頻率為50 Hz.故ACD錯(cuò)誤,B正確. 5.(2019年河北衡水模擬)如圖所示,邊長(zhǎng)L=20 cm的單匝閉合正方形線(xiàn)框ABCD在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以ω=2π rad/s的角速度繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)框的電阻R=2 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0=1 T,方向與OO′成30°角斜向右下方,t=0時(shí)刻,線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向平行,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量Φ=0.02sin(2πt) Wb B.回路中電流的有效值為 A C.t= s至t= s內(nèi),線(xiàn)框中產(chǎn)生的焦耳熱為π2×10-4 J D.線(xiàn)框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,0.5 s內(nèi)通過(guò)線(xiàn)
6、框某截面電荷量的最大值為0.02 C 【答案】AD 【解析】將磁場(chǎng)分解為水平方向和豎直方向兩個(gè)分量,則穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為Φ=0.02sin(2πt) Wb,選項(xiàng)A正確;回路中電動(dòng)勢(shì)最大值em=B0sin 30°·L2ω=0.04π V,回路中電流有效值為I== A,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;t= s至t= s內(nèi)線(xiàn)框中電流有效值小于 A,產(chǎn)生的焦耳熱小于π2×10-4 J,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;通過(guò)線(xiàn)框某截面的電荷量q=,0.5 s內(nèi)通過(guò)線(xiàn)框磁通量變化量的最大值為2B0sin 30°·L2=0.04 Wb,故0.5 s內(nèi)通過(guò)線(xiàn)框某截面電荷量的最大值為0.02 C,選項(xiàng)D正確. 6.(2019年江西師大附中聯(lián)考)某
7、課外探究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)電路,如圖所示,一理想變壓器的原線(xiàn)圈匝數(shù)為n1,連接一理想電流表;副線(xiàn)圈接入電路的匝數(shù)n2可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié),副線(xiàn)圈接有定值電阻R0和壓敏電阻R(R的阻值會(huì)隨壓力的增大而變小),物塊m置于壓敏電阻上,保持原線(xiàn)圈輸入電壓不變,則( ) A.原、副線(xiàn)圈電流之比為n1∶n2 B.只使n2增大,電流表示數(shù)變大 C.只增大物塊對(duì)R的壓力,電流表示數(shù)變大 D.只增大物塊對(duì)R的壓力,原線(xiàn)圈的輸入功率變小 【答案】BC 7.(2019年武漢武昌調(diào)研)如圖甲所示的電路中,變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為2∶1,L1、L2、L3是規(guī)格均為“10 V 5 W”的相同燈泡,各電表均為
8、理想交流電表.閉合開(kāi)關(guān)S后,該變壓器cd輸入端交變電壓u的圖象如圖乙.以下說(shuō)法正確的是( ) A.a(chǎn)b輸入端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為Uab=20·sin 100πt B.a(chǎn)b輸入端輸入功率Pab=15 W C.電流表的示數(shù)為1 A,且三只燈泡均正常發(fā)光 D.若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,電壓表V的示數(shù)將變小 【答案】BC 【解析】由cd輸入端交變電壓最大值為20 V,有效值是U=20 V,副線(xiàn)圈電壓為U′=×U=10 V,所以副線(xiàn)圈兩只燈泡均能正常發(fā)光.燈泡的額定電流I0== A=0.5 A;電流表的讀數(shù)為I2=2I0=1 A,原線(xiàn)圈電流為I1=×I2=0.5 A,所以原線(xiàn)圈的燈泡也能正
9、常發(fā)光,ab輸入端電壓為Uab=U+UL3=20 V+10 V=30 V;輸入端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為uab=30sin(100πt) V,A錯(cuò)誤,C正確.三個(gè)燈泡都正常發(fā)光,所以ab輸入端輸入功率Pab=30×0.5 W=15 W,故B正確;若將S斷開(kāi),則副線(xiàn)圈上的輸出電流將減小,所以原線(xiàn)圈的輸入電流也減小,則流過(guò)燈泡L3的電流減小,L3上消耗的電壓減小,原線(xiàn)圈上的電壓降減小,所以電壓表V讀數(shù)將變大,故D錯(cuò)誤. 二、非選擇題 8.(2019年蘇州模擬)如圖所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置,極板長(zhǎng)l=80 cm,兩板間的距離d=40 cm,電源電動(dòng)勢(shì)E=40 V,內(nèi)電阻r=1 Ω,電
10、阻R=15 Ω,閉合開(kāi)關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶負(fù)電的小球從B板左端且非??拷麭板的位置以初速度v0=4 m/s水平向右射入兩板間,該小球可視為質(zhì)點(diǎn).若小球帶電荷量q=1×10-2 C,質(zhì)量為m=2×10-2 kg,不考慮空氣阻力,電路中電壓表、電流表均是理想電表.若小球恰好從A板右邊緣射出.(g取10 m/s2)求: (1)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值; (2)此時(shí)電流表、電壓表的示數(shù); (3)此時(shí)電源的輸出功率. 【答案】(1)24 Ω (2)1 A 39 V (3)39 W 【解析】(1)設(shè)小球在板間飛行時(shí)間為t t== s=0.2 s 根據(jù)d=at2得小球在電場(chǎng)中的飛行加
11、速度 a== m/s2=20 m/s2 對(duì)小球根據(jù)牛頓第二定律得q-mg=ma,解得 UAB== V=24 V 所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓U滑=UAB=24 V 設(shè)通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流為I,由歐姆定律得 I== A=1 A 滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R滑==24 Ω. (2)此時(shí)電流表的示數(shù)為1 A 電壓表的示數(shù)為 U=E-Ir=(40-1×1) V=39 V. (3)電源的輸出功率P出=IU=39 W. 9.如圖甲所示,光滑金屬導(dǎo)軌abcdef由水平平行導(dǎo)軌abef和半徑為r的四分之一圓弧導(dǎo)軌bcde組成,兩導(dǎo)軌在b、e處平滑連接,導(dǎo)軌的間距為L(zhǎng),電阻不計(jì).在軌道的頂端c、
12、d間接有阻值為R的電阻,整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.現(xiàn)有一根長(zhǎng)度也為L(zhǎng)、質(zhì)量為m且電阻不計(jì)的金屬棒,在水平拉力F作用下從水平軌道的af處由靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0;接著通過(guò)調(diào)節(jié)拉力使金屬棒沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動(dòng)至cd處,已知金屬棒在af和be之間運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖乙所示(其中F0、t0為已知量).求: (1)金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小; (2)金屬棒沿四分之一圓弧做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中拉力做的功. 【答案】(1)a= (2)W=mgr+ 【解析】(1)金屬棒做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得 F-=ma
13、即F=ma+t 由圖象可知,運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0時(shí),F(xiàn)=F0 代入解得a=. (2)金屬棒沿四分之一圓弧做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t,感應(yīng)電流 I=cost 且v0=at0 則此過(guò)程中電路產(chǎn)生的焦耳熱為 Q=2·R·= 由能量守恒得 W=mgr+=mgr+. 10.(2019年棗陽(yáng)模擬)如圖甲所示,發(fā)光竹蜻蜓是一種常見(jiàn)的兒童玩具,它在飛起時(shí)能夠持續(xù)閃爍發(fā)光.某同學(xué)對(duì)竹蜻蜓的電路作如下簡(jiǎn)化:如圖乙所示,半徑為L(zhǎng)的導(dǎo)電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過(guò)圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR,輻條互成120°角.在圓環(huán)左半部分分布著垂直圓環(huán)
14、平面向下磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過(guò)電刷M、N與一個(gè)LED燈相連(假設(shè)LED燈電阻恒為r).其他電阻不計(jì),從輻條OP進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí). (1)在輻條OP轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中,求通過(guò)LED燈的電流; (2)求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周, LED燈消耗的電能; (3)為使LED燈閃爍發(fā)光時(shí)更亮,可采取哪些改進(jìn)措施?(請(qǐng)寫(xiě)出三條措施) 提示:由n個(gè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻都相同的電池連成的并聯(lián)電池組,它的電動(dòng)勢(shì)等于一個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì),它的內(nèi)電阻等于一個(gè)電池的內(nèi)電阻的n分之一. 【答案】(1) (2) (3)增大角速度,增強(qiáng)磁場(chǎng),增加輻條的長(zhǎng)度,減小輻條的電阻等等 【解析】(1)
15、在輻條OP轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中, OP、OQ均處在磁場(chǎng)中,電路的電動(dòng)勢(shì)為 E=BL2ω 電路的總電阻為R=+=r 由閉合電路歐姆定律,電路的總電流為I== 通過(guò)LED燈的電流I1=I=. (2)設(shè)圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周期為T(mén),在輻條OP轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中,LED燈消耗的電能 Q1=Ir· 在輻條OP轉(zhuǎn)過(guò)60°~120°的過(guò)程中,僅OP處在磁場(chǎng)中,電路的電動(dòng)勢(shì)為E′=BL2ω 電路的總電阻為R′=r+=r 由閉合電路歐姆定律,電路的總電流為I′== 通過(guò)LED燈的電流I2=I′= LED燈消耗的電能Q2=Ir· 圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周,LED燈珠消耗的電能發(fā)生三次周期性變化 所以Q=3×(Q1+Q2)=. (3)例如:增大角速度,增強(qiáng)磁場(chǎng),增加輻條的長(zhǎng)度,減小輻條的電阻等. - 8 -
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