（課標(biāo)版）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)訓(xùn)練10 直流與交流電路（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

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1、專題限時(shí)訓(xùn)練10　直流與交流電路 時(shí)間：45分鐘 一、單項(xiàng)選擇題 1．在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，L1和L2為兩個(gè)相同的燈泡，每個(gè)燈泡的電阻和電源內(nèi)阻的阻值均相同，D為理想二極管，C為電容器，開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)，下列說(shuō)法中正確的是(　D　) A．滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)，電流表示數(shù)變小 B．滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)，電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率變小 C．開(kāi)關(guān)S閉合后，L2亮度變暗 D．開(kāi)關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)不變 解析：電容器視為斷路，所以只有燈泡L2中有電流通過(guò)，滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)，電路電流不變，電源內(nèi)阻的發(fā)

2、熱功率不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)S閉合后，因?yàn)槎O管具有單向?qū)щ娦裕O管處于截止?fàn)顟B(tài)，燈泡L1中無(wú)電流，電路總電阻不變，總電流不變，電流表的示數(shù)不變，L2亮度不變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 2．如圖所示電路中，GMR為一個(gè)磁敏電阻，它的阻值隨所處空間磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增大，電源內(nèi)阻不可忽略．小燈泡電阻恒定，閉合開(kāi)關(guān)S1和S2后，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　D　) A．L1、L2、L3都變暗 B．L1、L2、L3都變亮 C．L1變暗，L2變亮，L3變暗 D．L1變亮，L2變暗，L3變亮 解析：滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，左側(cè)電路的電流變小，電磁

3、鐵磁性變?nèi)酰珿MR的阻值變小，右側(cè)電路的總電阻變小，干路的電流I變大，L3變亮，路端電壓U＝E－Ir變小，L2的電壓U2＝U－IRL3變小，燈L2變暗；通過(guò)L2的電流變小，通過(guò)L1的電流I1＝I－I2變大，L1變亮． 3．如圖所示，10匝矩形金屬線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸OO′以角速度100 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框電阻不計(jì)，面積為0.5 m2，線框通過(guò)滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡L1和L2，且開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)燈泡L1正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.01 A，則(　D　) A．若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝200sin

4、100t(V) B．燈泡L1的額定功率為2 W C．若開(kāi)關(guān)S閉合，燈泡L1將更亮 D．若開(kāi)關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將增大 解析：變壓器的輸入電壓的最大值為Um＝NBSω＝10×0.4×0.5×100 V＝200 V，從垂直于中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，故線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Umcosωt＝200cos100t(V)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器輸入電壓的有效值為U1＝＝ V＝100 V，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.01 A，燈泡L1的額定功率等于此時(shí)變壓器的輸入功率，為PL1＝P＝U1I1＝100×0.01 W＝ W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若開(kāi)關(guān)S閉合，則變壓器輸出電壓不變，燈泡L1亮

5、度不變，輸出端電阻減小，故輸出電流增大，輸入電流也增大，選項(xiàng)D正確． 4．如圖所示，E為電源，其內(nèi)阻為r，L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變)，R1、R2為定值電阻，R1>r，R3為光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增加而減小，閉合開(kāi)關(guān)S后，若照射R3的光照強(qiáng)度減弱，則(　B　) A．R1兩端的電壓變大 B．通過(guò)R2的電流變大 C．電源的輸出功率變大 D．小燈泡消耗的功率變大 解析：光照強(qiáng)度減弱，光敏電阻R3的阻值增大，電路中的總電阻增大，由閉合電路歐姆定律可得，電路中干路電流減小，故R1兩端的電壓減小，故A錯(cuò)誤；因干路電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，同時(shí)R1兩端的電壓減小，故并聯(lián)

6、電路部分電壓增大，則流過(guò)R2的電流增大，由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，流過(guò)燈泡的電流減小，由P＝I2RL可知，小燈泡消耗的功率變小，故B正確，D錯(cuò)誤；由于R1>r且電路的總電阻增大，故外電阻比內(nèi)阻r越來(lái)越大，所以電源的輸出功率減小，故C錯(cuò)誤． 5．教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過(guò)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(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的，則(　B　) 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(guò)R的交變電流頻率不變 解析

7、：發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的，由E＝知，原線圈中輸入電壓變?yōu)樵瓉?lái)的，頻率變?yōu)樵瓉?lái)的.根據(jù)＝，則U2變?yōu)樵瓉?lái)的，即U2＝U，則通過(guò)R的電流變?yōu)樵瓉?lái)的，R消耗的功率P2＝＝P，根據(jù)＝，原線圈上的電流也變?yōu)樵瓉?lái)的，即電流表A的讀數(shù)變?yōu)镮，故選B. 6．下圖甲為遠(yuǎn)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(shuō)法正確的是(　B　) A．輸電線中的電流為3 A B．電站輸出的功率為7 500 kW C．輸電線路損耗功率為90 kW D．用戶

8、端交變電流的頻率為100 Hz 解析：由題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＝2.5×105 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，由題圖乙可知，原線圈交變電流的周期為T＝0.02 s，則頻率為f＝＝50 Hz，變壓器不會(huì)改變交流電的頻

9、率，故用戶端交變電流的頻率為50 Hz，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確． 二、多項(xiàng)選擇題 7．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，不計(jì)電壓表和電流表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光．在將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　BC　) A．小燈泡L1、L2均變暗 B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗 C．電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大 D．電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小 解析：將滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大，并聯(lián)部分的電阻增大，外電路總電阻增大，則干路電流減小，故L2燈變暗，電流表讀數(shù)變?。浑娫吹膬?nèi)電壓減

10、小，則路端電壓增大，電壓表讀數(shù)變大；根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)可知，并聯(lián)部分電壓增大，則L1燈變亮，選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤． 8．如圖甲所示，將阻值為R＝5 Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上，電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．下列說(shuō)法正確的是(　BD　) A．電阻R兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝2.5sin100πt(V) B．電阻R消耗的電功率為0.625 W C．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)線框的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電流表的示數(shù)為1 A D．這一交變電流與圖丁所示電流的有效值之比為2 解析：由圖可知，電流的最大值Im＝0.5 A，則電壓的最大

11、值Um＝ImR＝0.5×5 V＝2.5 V，又知周期T＝0.01 s，則角速度為ω＝200π rad/s，電阻R兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝2.5sin200πt(V)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流的有效值I＝＝ A＝ A，電阻R消耗的電功率為P＝I2R＝2×5 W＝0.625 W，選項(xiàng)B正確；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝Emsinωt，其中Em＝nBSω，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，最大值提升一倍，所以電流表的示數(shù)為0.5 A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖丁所示電流大小不變，有效值I′＝0.5 A，所以這一交變電流與圖丁所示電流的有效值之比為2，選項(xiàng)D正確． 9．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中研究遠(yuǎn)距離輸電．由于輸電線太長(zhǎng)，他將

12、每100米導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來(lái)代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用)．第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，測(cè)得輸電線上損失的功率為P1.第二次采用如圖所示的電路輸電，其中理想變壓器T1與電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2，理想變壓器T2與用電器相連，測(cè)得輸電線上損失的功率為P2.下列說(shuō)法正確的是(　BC　) A．前后兩次實(shí)驗(yàn)都可用于研究遠(yuǎn)距離直流輸電 B．實(shí)驗(yàn)可以證明，減小輸電電流能減小遠(yuǎn)距離輸電的能量損失 C．若輸送功率一定，則P2P1＝nn D．若輸送功率一定，則P2P1＝n1n2 解析：變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實(shí)驗(yàn)只能研究遠(yuǎn)距離交

13、流輸電，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)P＝I2r可知減小輸送電流可以減小輸電線上的電能損耗，故選項(xiàng)B正確；第一次實(shí)驗(yàn)輸電線上的電流I＝，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝R，第二次實(shí)驗(yàn)，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝U1，輸電線上的電流I′＝，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝R，＝＝，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 10．下圖Ⅰ中理想變壓器的原線圈依次接入如圖Ⅱ所示的甲、乙兩個(gè)正弦交流電源．接電源甲后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置使小燈泡A正常發(fā)光，燈泡的功率及電流頻率分別為P1、f1；保持滑片位置不變，改用電源乙，小燈泡的功率及電流頻率分別為P2、f2.已知小燈泡電阻不變，則(　AD　) A．f1f2＝3

14、2 B．P1P2＝21 C．若將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光 D．若將變壓器動(dòng)片P向下移動(dòng)，電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光 解析：變壓器不改變交流電的頻率，由圖象可知1.5T1＝T2，即＝，所以＝，選項(xiàng)A正確；由圖象可知甲、乙兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)最大值之比為21，兩種情況下副線圈兩端的電壓有效值之比為21，所以兩種情況下通過(guò)燈泡的電流之比為21，根據(jù)P＝I2R可知＝，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻增大，通過(guò)燈泡的電流更小了，所以不可能使小燈泡正常發(fā)光，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將變壓器動(dòng)片P向下移動(dòng)，即減小，根據(jù)＝可知，U2增大，即副線圈兩

15、端電壓增大，電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光，選項(xiàng)D正確． 三、計(jì)算題 11．如圖是用直流發(fā)電機(jī)為保溫室中電熱器供電的電路圖，直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為250 V，內(nèi)阻為0.50 Ω，輸電線電阻R1＝R2＝1.0 Ω.保溫室中裝有若干只完全相同的電熱器用來(lái)調(diào)節(jié)室溫，每只電熱器的額定電壓為200 V，額定功率為1 000 W，其他電阻不計(jì)，也不考慮電熱器電阻隨溫度的變化．求： (1)為使電熱器能正常工作，應(yīng)接入的電熱器的數(shù)量． (2)在電熱器正常工作狀態(tài)下，直流發(fā)電機(jī)對(duì)保溫室供熱的效率． (3)保溫室內(nèi)的電熱器可能消耗的最大電功率． 答案：(1)4　(2)80%　(3)6 250 W 解析

16、：(1)設(shè)接通n個(gè)電熱器時(shí)，實(shí)際使用的電熱器都能正常工作，此時(shí)干路的電流為I，有 I＝＝ A＝20 A 電熱器的額定電流I額＝＝ A＝5.0 A n＝＝＝4 (2)直流發(fā)電機(jī)對(duì)保溫室供熱的效率 η＝＝×100%＝80% (3)設(shè)電熱器消耗的總電功率最大時(shí)的電流為Im： P熱總＝IR熱總 Im＝ P熱總＝ 當(dāng)R熱總＝r＋R1＋R2時(shí)，接入電熱器的數(shù)量n′＝＝16，電熱器消耗的總電功率有最大值Pm＝＝6 250 W 12．電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置．我們通常使用的電源有交流、直流之分． (1)法拉第發(fā)明了世界上第一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)——法拉第圓盤發(fā)電機(jī)．如圖甲所示為其

17、示意圖，銅質(zhì)圓盤豎直放置在水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它可以繞水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)兩個(gè)電刷分別位于圓盤的邊緣和圓心處時(shí)，在圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是穩(wěn)定的．用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來(lái)形成回路．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓盤半徑為a，圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為ω，發(fā)電機(jī)內(nèi)阻為r1.求電源電動(dòng)勢(shì)E，并判斷通過(guò)電阻R的電流方向． (2)如圖乙所示為一個(gè)小型交流發(fā)電機(jī)的原理圖，n匝矩形線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab邊、cd邊分別連在兩個(gè)滑環(huán)上，兩個(gè)電刷分別壓在滑環(huán)上．線圈ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2，總電阻為r2.線圈以恒定的角速度ω繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．用

18、導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來(lái)形成回路，回路中其他電阻不計(jì)．請(qǐng)你說(shuō)明發(fā)電機(jī)線圈平面轉(zhuǎn)至何位置時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)具有最大值Em，并推導(dǎo)此最大值的表達(dá)式． (3)若已知L1＝2a，L2＝a，求上述兩個(gè)發(fā)電機(jī)分別為電阻R供電時(shí)，電阻R消耗的電功率之比． 答案：(1)Bωa2　從b到a (2)與磁場(chǎng)方向平行　nBL1L2ω　(3) 解析：(1)圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Ba 其中＝ωa　故E＝Bωa2 根據(jù)右手定則可判斷，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閺腷到a (2)當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)至與磁場(chǎng)方向平行位置(圖示位置)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，設(shè)此時(shí)ab、cd邊的線速度大小為v，對(duì)單匝線圈，ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1＝BL1v cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2＝BL1v n匝線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em＝n(E1＋E2)＝2nBL1v 由于v＝ωr＝ω 故Em＝2nBL1ω·＝nBL1L2ω (3)直流發(fā)電機(jī)為電阻供電時(shí)，有 U1＝E＝ 交流發(fā)電機(jī)為電阻供電時(shí)，有 U2＝·Em＝ 故＝2＝