2012屆高考物理二輪《恒定電流與交變電流》專題訓(xùn)練

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1、 2012屆高考物理二輪《恒定電流與交變電流》專題訓(xùn)練 1．(2011海南高考)如圖7－13，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開關(guān)，與分別為電壓表和電流表。初始時(shí)S0與S均閉合，現(xiàn)將S斷開，則 (　　) A．的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變小 B．的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變大 圖7－13 C．的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變小 D．的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變大 解析：當(dāng)S斷開時(shí)，R2所在支路斷路，總電阻R變大，根據(jù)I＝知，干路電流I變小，根據(jù)U＝E－Ir知，路端電壓變大，即讀數(shù)變大；根據(jù)U＝IR知，R1兩端電壓U1＝IR1變

2、小，而U＝U1＋U3，所以R3兩端的電壓U3＝U－U1要變大，通過R3的電流I3＝變大，即的讀數(shù)變大，所以B正確。 答案：B 2．(2011重慶高考)在測(cè)量電珠伏安特性實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們連接的電路中有四個(gè)錯(cuò)誤電路，如圖7－14所示。電源內(nèi)阻不計(jì)，導(dǎo)線連接良好，若將滑動(dòng)變阻器的觸頭置于左端，閉合S，在向右端滑動(dòng)觸頭過程中，會(huì)分別出現(xiàn)如下四種現(xiàn)象： 圖7－14 a．電珠L(zhǎng)不亮；電流表示數(shù)幾乎為零 b．電珠L(zhǎng)亮度增加；電流表示數(shù)增大 c．電珠L(zhǎng)開始不亮，后來忽然發(fā)光；電流表從示數(shù)不為零到線圈燒斷 d．電珠L(zhǎng)不亮；電流表從示數(shù)增大到線圈燒斷 與上述abcd四種現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的電路序號(hào)為(　　

3、) A．③①②④ B．③④②① C．③①④② D．②①④③ 解析：電珠不亮、電流表示數(shù)幾乎為零，說明電珠和電流表與電壓表具有串聯(lián)關(guān)系，a對(duì)應(yīng)③圖；電珠亮度增加，電流表示數(shù)增大，說明電珠與電流表具有串聯(lián)關(guān)系，b對(duì)應(yīng)①圖；電流表線圈燒斷，說明最后電流表短路，但是電燈L不亮，可知，d對(duì)應(yīng)④圖，故選項(xiàng)A正確。 答案：A 3．如圖7－15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＝10 Ω，其余電阻均不計(jì)，從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓，則下列說法中正確的是(　　) 圖7－15

4、 A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22 V B．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接且t＝0.01 s時(shí)，電流表示數(shù)為零 C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，原線圈的輸入功率變大 D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5 Hz 解析：原線圈輸入電壓的有效值為U1＝ V＝220 V，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，U2＝U1＝22 V，A選項(xiàng)正確；當(dāng)t＝0.01 s時(shí)，電流表示數(shù)不為零，電流表測(cè)量的是有效值，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，U2′＝U1＝44 V，輸出功率增大，原線圈的輸入功率也增大，此時(shí)輸出電壓的頻率不變，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：AC 4．某

5、小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20 kW，輸電線總電阻為6 Ω。 (1)若采用380 V輸電，求輸電線路損耗的功率。 (2)若改用5000 V高壓輸電，用戶端利用n1∶n2＝22∶1的變壓器降低，求用戶得到的電壓。 解析：(1)輸電線上的電流強(qiáng)度為 I＝＝ A＝52.63 A 輸電線路損耗的功率為 P損＝I2R＝52.6326 W≈16620 W＝16.62 kW。 (2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流為 I′＝＝ A＝4 A 用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓 U1＝U－I′R＝(5000－46) V＝4976 V 根據(jù)＝，用戶得到的電壓為 U2＝U1＝4976 V＝226.1

6、8 V。 答案：(1)16.62 kW　(2)226.18 V 5．電動(dòng)自行車是目前一種較為時(shí)尚的代步工具，某廠生產(chǎn)的一種電動(dòng)自行車，設(shè)計(jì)質(zhì)量(包括人)為m＝80 kg，動(dòng)力電源選用能量存儲(chǔ)量為“36 V　10 Ah”(即輸出電壓恒為36伏，工作電流與工作時(shí)間的乘積為10安培小時(shí))的蓄電池(不計(jì)內(nèi)阻)，所用電源的額定輸出功率P＝180 W，由于電動(dòng)機(jī)發(fā)熱造成的損耗(其他損耗不計(jì))，自行車的效率為η＝80%。如果自行車在平直公路上行駛時(shí)所受阻力跟行駛速率和自行車對(duì)地面的壓力的乘積成正比，即Ft＝kmgv，其中k＝5.010－3 sm－1，g取10 m/s2。求： (1)該自行車保持額定功率

7、行駛的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？ (2)自行車電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為多少？ (3)自行車在平直的公路上能達(dá)到的最大速度為多大？ 解析：(1)根據(jù)公式：P＝IU，得I＝5 A 再根據(jù)電池容量可得t＝＝ h＝2 h。 (2)P熱＝P－80%P＝I2r r＝1.44 Ω。 (3)經(jīng)分析可知，當(dāng)自行車以最大功率行駛且達(dá)到勻速時(shí)速度最大，因此有F牽＝kmgvmax 而F牽＝ 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得vmax＝6 m/s。 答案：(1)2 h　(2)1.44 Ω　(3)6 m/s 一、選擇題（本題共9個(gè)小題，每小題7分，共63分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)） 1.(

8、2011溫州模擬)現(xiàn)用電壓為380 V的正弦式交流電給額定電壓為220 V的電燈供電，如圖1中的四個(gè)電路中不可能使電燈正常發(fā)光的有(　　) 圖1 解析：由圖可知，A、B選項(xiàng)中均有電阻分壓，可以使電燈正常發(fā)光；C選項(xiàng)為降壓變壓器，通過變壓器降壓也可以使電燈正常發(fā)光；D選項(xiàng)為升壓變壓器，電燈兩端的電壓要大于380 V，不可行。 答案：D 2．兩只相同的電阻，分別通以正弦形的交流電和方波形的交流電。兩種交流電流的最大值相等，如圖2所示。在正弦形交流電的一個(gè)周期內(nèi)，正弦形的交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q1與方波形交流電在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q2之比Q1/Q2等于(　　) 圖2 A．3∶

9、1 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶3 解析：根據(jù)有效值的定義及正弦交流電有效值和最大值的關(guān)系，可得該題正確答案為B. 答案：B 3．(2011廣東高考)如圖3甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中 R＝ 55 Ω，為理想電流表和電壓表。若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為 110 V，下列表述正確的是(　　) 圖3 A．電流表的示數(shù)為 2 A B．原、副線圈匝數(shù)比為 1∶2 C．電壓表的示數(shù)為電壓的有效值 D．原線圈中交變電壓的頻率為 100 Hz 解析：電壓表的示數(shù)為110 V，則電流表的示數(shù)為＝2 A，A項(xiàng)正確；原

10、線圈輸入電壓的有效值為220 V，根據(jù)變壓器的變壓比關(guān)系，可知原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電表的示數(shù)為交流電的有效值，C項(xiàng)正確；由圖乙可知，此交流電的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：AC 4．如圖4所示，把電阻R、電感線圈L、電容器C分別串聯(lián)一個(gè)燈泡后，并聯(lián)接在交流電源的兩端，三盞燈亮度相同。要使燈泡L1變暗、燈泡L2變亮，下列措施中可行的是(　　) A．只減小交流電的電壓 圖4 B．只增大交流電的電壓 C．只減小交流電的頻率 D．只增大交流電的頻率 解析：只減

11、小交流電壓，容抗和感抗并未發(fā)生變化，所以燈泡L1變暗、燈泡L2變暗，A錯(cuò)誤；只增大交流電壓，容抗和感抗并未發(fā)生變化，所以燈泡L1變亮，燈泡L2變亮，B錯(cuò)誤；只減小交流電的頻率，容抗增加，感抗減小，故燈泡L1變亮，燈泡L2變暗，C錯(cuò)誤；只增大交流電的頻率，容抗減小，感抗增加，故燈泡L1變暗、燈泡L2變亮，D正確。 答案：D 5．煤礦礦井中用于監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛鹊膫鞲衅?，它的電阻隨瓦斯?jié)舛鹊淖兓兓?，在如圖5所示的電路中，不同的瓦斯?jié)舛葘?duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與瓦斯?jié)舛扔辛藢?duì)應(yīng)關(guān)系，觀察儀表指針就能判斷瓦斯是否超標(biāo)。有一種瓦斯傳感器，其電阻的倒數(shù)與瓦斯的濃度成正比，那么，電壓

12、表示數(shù)U與瓦斯?jié)舛菴之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是(　　) 圖5 A．U越大，表示C越大，C與U成正比 B．U越大，表示C越小，C與U成反比 C．U越大，表示C越大，但是C與U不成正比 D．U越大，表示C越小，但是C與U不成反比 解析：由于瓦斯傳感器電阻的倒數(shù)與瓦斯的濃度成正比，所以有關(guān)系式：＝kC；由閉合電路的歐姆定律可得：U＝即U＝結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可得：U越大，C越大，C與U不成正比關(guān)系，C正確。 答案：C 6．(2011南昌模擬)溫度傳感器廣泛應(yīng)用于空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值

13、隨著溫度變化的特性來工作的。如圖6甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0 V，內(nèi)阻不計(jì)，G為靈敏電流計(jì)，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是(　　) 圖6 A．60℃ B．80℃ C．100℃ D．120℃ 解析：由圖像知，當(dāng)t1＝20℃，熱敏電阻的阻值R1＝4 kΩ，根據(jù)閉合電路歐姆定律I1＝，可解得Rg＝0.5 kΩ，又I2＝，可解得R2＝2 kΩ，結(jié)合圖像得：t2＝120℃。故選D。 答案：D 7．如圖7所

14、示為降溫所用的一個(gè)小型電風(fēng)扇電路簡(jiǎn)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R的燈泡和風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r。接通電源后，電風(fēng)扇正常運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)出通過風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的電流為I，則下列說法錯(cuò)誤的是(　　) A．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D兩端的電壓為Ir 圖7 B．理想變壓器的輸入功率為＋ C．風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D輸出的機(jī)械功率為－I2r D．若電風(fēng)扇由于機(jī)械故障被卡住，則通過原線圈的電流為 解析：由變壓器的原理可知，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D兩端的電壓為U/n，因?yàn)殡婏L(fēng)扇中含有線圈，故不能利用歐姆定律求電

15、壓，A錯(cuò)誤；由變壓器功率特點(diǎn)可知，理想變壓器的輸入功率為＋，B正確；風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)D輸出的機(jī)械功率為－I2r，C正確；因?yàn)楦本€圈兩端的電壓為U/n，若電風(fēng)扇由于機(jī)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，D正確。 答案：A 8．如圖8所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，若調(diào)整可變電阻R的阻值，可使電壓表的示數(shù)減小ΔU(電壓表為理想電表)，在這個(gè)過程中(　　) A．通過R1的電流減小，減小量一定等于ΔU/R1 B．R2兩端的電壓增加，增加量一定等于ΔU 圖8 C．路端電壓減小，減小量

16、一定等于ΔU D．通過R2的電流增加，但增加量一定小于ΔU/R2 解析：通過R1的電流I＝，電壓減小ΔU，則通過R1的電流減小量一定等于，選項(xiàng)A正確；R2和電源內(nèi)阻的總電壓要增加ΔU，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)镽2的電壓增加量小于ΔU，路端電壓減小量一定也小于ΔU，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；R2電壓增加量小于ΔU，通過R2的電流增加量一定小于，選項(xiàng)D正確。 答案：AD 9．(2011福建高考)圖9甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)

17、L2正常發(fā)光。下列說法正確的是(　　) 圖9 A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20sin(50πt)V B．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光 C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大 D．若S1換接到2 后，R消耗的電功率為0.8 W 解析：讀圖知周期T＝0.02 s，所以u(píng)＝20sin(100πt)V。原本L2正常發(fā)光，只斷開S2后，電壓被兩燈泡均分，不會(huì)正常發(fā)光，且兩燈泡串聯(lián)，負(fù)載電阻增大，輸出功率減小，輸入功率也減小。由變壓器的變壓比＝可得副線圈輸出電壓為4 V，S1換接到2后，R消耗的功率P＝＝ W＝0.8 W。D正確。 答案：D 二、計(jì)算題(本題共3個(gè)小題，共37分

18、，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 10．(10分)某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置，其原理如圖10所示。一個(gè)勁度系數(shù)k＝120 N/m、自然長(zhǎng)度L0＝1 m的彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn)，另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連，彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的。迎風(fēng)板面積S＝0.5 m2，工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來的方向，電路的一端與迎風(fēng)板相連，另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連，迎風(fēng)板 圖10 可在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好。定值電阻R＝1.0 Ω，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝12 V，內(nèi)阻r＝0.5 Ω。閉合開關(guān)，沒有風(fēng)吹時(shí)，彈簧

19、處于原長(zhǎng)，電壓表的示數(shù)U1＝9.0 V，某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2＝6.0 V。(電壓表可看做理想表)求： (1)金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻； (2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力。 解析：設(shè)無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R1，風(fēng)吹時(shí)接入電路的電阻為R2，由題意得 (1)無風(fēng)時(shí)：U1＝R1 得R1＝4.5 Ω 所以金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻 r＝＝ Ω/m＝4.5 Ω/m。 (2)有風(fēng)時(shí)：U2＝R2 得R2＝1.5 Ω 此時(shí)，彈簧長(zhǎng)度L＝＝ m 壓縮量x＝L0－L＝(1－) m＝ m 由二力平衡得此時(shí)風(fēng)力：F＝kx＝120 N＝80 N。 答案：(1)4.5 Ω/m　(2

20、)80 N 11．(12分)如圖11甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖。其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的匝數(shù)n＝100、電阻r＝10 Ω。線圈兩端的電流環(huán)與電阻R連接，電阻R＝90 Ω，與R并聯(lián)的電壓表為理想電壓表。在t＝0時(shí)刻，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。求： 圖11 (1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)從線框經(jīng)過圖示位置開始計(jì)時(shí)，寫出交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (3)電路中電壓表的示數(shù)。 解析：(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 Em＝nBωS 而

21、Φm＝BS，ω＝，則Em＝ 由Φ－t圖線可知：Φm＝2.010－2 Wb，T＝6.2810－2 s 解得Em＝200 V。 (2)t＝0 s時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大值，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝nBωScosωt＝200cos100t (V)。 (3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝Em/＝100 V。 由閉合電路歐姆定律得，電路中電流的有效值為 I＝＝ A 電壓表的示數(shù)為U＝IR＝90 V。 答案：(1)200 V　(2)e＝200cos100t V　(3)90 V 12．(15分)在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個(gè)發(fā)電站，輸送的電功率為P＝500 kW，當(dāng)使

22、用U＝5 kV的電壓輸電時(shí)，測(cè)得安裝在輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)處的兩只電能表一晝夜示數(shù)相差4800度。求： (1)這時(shí)的輸電效率η和輸電線的總電阻r； (2)若想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么發(fā)電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？ 解析：(1)畫出此遠(yuǎn)距離輸電線路如圖所示 由于輸送功率為P＝500 kW， 一晝夜輸送電能E＝Pt＝12000度， 終點(diǎn)得到的電能為E′＝7200度， 因此效率η＝60%， 輸電線上的電流可由I＝計(jì)算，為I＝100 A， 而輸電線損耗功率可由Pr＝I2r計(jì)算， 其中Pr＝kW＝200 kW，因此可求得r＝20 Ω。 (2)輸電線上損耗功率為Pr＝()2r∝， 原來Pr＝200 kW，現(xiàn)在要求Pr′＝10 kW， 計(jì)算可得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U′＝22.4 kV。 答案：(1)60%　20 Ω　(2)22.4 kV