2020屆高考物理二輪復習 專題4 電磁感應與電路 第2講 直流電路、交流電路練習

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1、第2講 直流電路、交流電路 一、選擇題:每小題給出的四個選項中,第1~4題只有一項符合題目要求,第5~7題有多項符合題目要求. 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(光照減弱時阻值增大),C為電容器,現(xiàn)減弱對光敏電阻R光照的強度,下列說法正確的是(  ) 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匝矩形導線框以角速度ω繞對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,線框面積為S,線框電阻均不計,在OO′左側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場,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.從圖示時刻起,線框產(chǎn)生的瞬時電動勢為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.一個周期內(nèi)R的發(fā)熱量為Q= 【答案】B 【解析】由圖可知,線圈只有一半在磁場中,故產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em=NBω=,故電動勢的瞬時表達式為e=sin ωt,A錯誤;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錯誤;一個周期內(nèi)的發(fā)熱量Q=I2RT=2R×=,D錯誤. 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.只斷開開關S2,C1、C2的帶電量都增大 D.只斷開開關S1,C1、C2的帶電量均不變 【答案】C 4.(2018年安徽馬鞍山二模)圖甲為遠距離輸電示意圖,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶1 000,降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1 000∶1,輸電線的總電阻為1 000 Ω.若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示,用戶端電壓為220 V.下列說法正確的是(  ) A.輸電線中的電流為3 A B.電站輸出的功率為7 500 kW C.輸電

4、線路損耗功率為90 kW D.用戶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)=,得副線圈兩端的電壓U2=U1=×250 V=2.50×105 V;用戶端電壓為220 V,根據(jù)=,得降壓變壓器原線圈的電壓U3=U4=×220 V=2.2×105 V,故輸電線上損失的電壓為ΔU=U2-U3=3×104 V,則輸電線上的電流為I== A=30 A,電站的輸出功率為P1=P2=U2I=7 500 kW,輸電線路損耗功率為ΔP=I2R=900 kW,由乙圖可知,原線圈交變電流的周期為T=0.02 s,

5、則頻率為f==50 Hz.故用戶端交變電流的頻率為50 Hz.故ACD錯誤,B正確. 5.(2019年河北衡水模擬)如圖所示,邊長L=20 cm的單匝閉合正方形線框ABCD在范圍足夠大的勻強磁場中以ω=2π rad/s的角速度繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,線框的電阻R=2 Ω,磁感應強度大小B0=1 T,方向與OO′成30°角斜向右下方,t=0時刻,線框平面與磁場方向平行,則下列說法正確的是(  ) A.穿過線框的磁通量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),線框中產(chǎn)生的焦耳熱為π2×10-4 J D.線框轉(zhuǎn)動過程中,0.5 s內(nèi)通過線

6、框某截面電荷量的最大值為0.02 C 【答案】AD 【解析】將磁場分解為水平方向和豎直方向兩個分量,則穿過線圈的磁通量為Φ=0.02sin(2πt) Wb,選項A正確;回路中電動勢最大值em=B0sin 30°·L2ω=0.04π V,回路中電流有效值為I== A,選項B錯誤;t= s至t= s內(nèi)線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C錯誤;通過線框某截面的電荷量q=,0.5 s內(nèi)通過線框磁通量變化量的最大值為2B0sin 30°·L2=0.04 Wb,故0.5 s內(nèi)通過線框某截面電荷量的最大值為0.02 C,選項D正確. 6.(2019年江西師大附中聯(lián)考)某

7、課外探究小組設計了一個電路,如圖所示,一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n1,連接一理想電流表;副線圈接入電路的匝數(shù)n2可以通過滑動觸頭調(diào)節(jié),副線圈接有定值電阻R0和壓敏電阻R(R的阻值會隨壓力的增大而變小),物塊m置于壓敏電阻上,保持原線圈輸入電壓不變,則(  ) A.原、副線圈電流之比為n1∶n2 B.只使n2增大,電流表示數(shù)變大 C.只增大物塊對R的壓力,電流表示數(shù)變大 D.只增大物塊對R的壓力,原線圈的輸入功率變小 【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.閉合開關S后,該變壓器cd輸入端交變電壓u的圖象如圖乙.以下說法正確的是(  ) A.a(chǎn)b輸入端電壓的瞬時值表達式為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.若斷開開關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,副線圈電壓為U′=×U=10 V,所以副線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,原線圈電流為I1=×I2=0.5 A,所以原線圈的燈泡也能正

9、常發(fā)光,ab輸入端電壓為Uab=U+UL3=20 V+10 V=30 V;輸入端電壓的瞬時值表達式為uab=30sin(100πt) V,A錯誤,C正確.三個燈泡都正常發(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,則副線圈上的輸出電流將減小,所以原線圈的輸入電流也減小,則流過燈泡L3的電流減小,L3上消耗的電壓減小,原線圈上的電壓降減小,所以電壓表V讀數(shù)將變大,故D錯誤. 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l=80 cm,兩板間的距離d=40 cm,電源電動勢E=40 V,內(nèi)電阻r=1 Ω,電

10、阻R=15 Ω,閉合開關S,待電路穩(wěn)定后,將一帶負電的小球從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.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)滑動變阻器接入電路的阻值; (2)此時電流表、電壓表的示數(shù); (3)此時電源的輸出功率. 【答案】(1)24 Ω (2)1 A 39 V (3)39 W 【解析】(1)設小球在板間飛行時間為t t== s=0.2 s 根據(jù)d=at2得小球在電場中的飛行加

11、速度 a== m/s2=20 m/s2 對小球根據(jù)牛頓第二定律得q-mg=ma,解得 UAB== V=24 V 所以滑動變阻器兩端電壓U滑=UAB=24 V 設通過滑動變阻器的電流為I,由歐姆定律得 I== A=1 A 滑動變阻器接入電路的阻值R滑==24 Ω. (2)此時電流表的示數(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,光滑金屬導軌abcdef由水平平行導軌abef和半徑為r的四分之一圓弧導軌bcde組成,兩導軌在b、e處平滑連接,導軌的間距為L,電阻不計.在軌道的頂端c、

12、d間接有阻值為R的電阻,整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度大小為B.現(xiàn)有一根長度也為L、質(zhì)量為m且電阻不計的金屬棒,在水平拉力F作用下從水平軌道的af處由靜止開始做勻加速直線運動,在水平導軌上運動的時間為t0;接著通過調(diào)節(jié)拉力使金屬棒沿圓弧做勻速圓周運動至cd處,已知金屬棒在af和be之間運動時拉力隨時間變化的關系圖象如圖乙所示(其中F0、t0為已知量).求: (1)金屬棒做勻加速運動的加速度大小; (2)金屬棒沿四分之一圓弧做勻速圓周運動的過程中拉力做的功. 【答案】(1)a= (2)W=mgr+ 【解析】(1)金屬棒做勻加速直線運動,由牛頓第二定律得 F-=ma

13、即F=ma+t 由圖象可知,運動的時間為t0時,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動,經(jīng)過時間t,感應電流 I=cost 且v0=at0 則此過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱為 Q=2·R·= 由能量守恒得 W=mgr+=mgr+. 10.(2019年棗陽模擬)如圖甲所示,發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具,它在飛起時能夠持續(xù)閃爍發(fā)光.某同學對竹蜻蜓的電路作如下簡化:如圖乙所示,半徑為L的導電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,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、平面向下磁感應強度為B的勻強磁場,在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個LED燈相連(假設LED燈電阻恒為r).其他電阻不計,從輻條OP進入磁場開始計時. (1)在輻條OP轉(zhuǎn)過60°的過程中,求通過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)光時更亮,可采取哪些改進措施?(請寫出三條措施) 提示:由n個電動勢和內(nèi)電阻都相同的電池連成的并聯(lián)電池組,它的電動勢等于一個電池的電動勢,它的內(nèi)電阻等于一個電池的內(nèi)電阻的n分之一. 【答案】(1) (2) (3)增大角速度,增強磁場,增加輻條的長度,減小輻條的電阻等等 【解析】(1)

15、在輻條OP轉(zhuǎn)過60°的過程中, OP、OQ均處在磁場中,電路的電動勢為 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LED燈的電流I1=I=. (2)設圓環(huán)轉(zhuǎn)動一周的周期為T,在輻條OP轉(zhuǎn)過60°的過程中,LED燈消耗的電能 Q1=Ir· 在輻條OP轉(zhuǎn)過60°~120°的過程中,僅OP處在磁場中,電路的電動勢為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,增強磁場,增加輻條的長度,減小輻條的電阻等. - 8 -

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