2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時集訓(xùn)10 直流電路與交流電路（含解析）

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1、專題限時集訓(xùn)(十) (建議用時：40分鐘) [專題通關(guān)練] 1．(2019·深圳模擬)如圖所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，下列說法正確的是(　　) A．電流表的讀數(shù)一定減小 B．R0的功率一定增大 C．電源的輸出功率可能先減小后增大 D．電壓表與電流表讀數(shù)的比值一定先減小后增大 C　[滑動變阻器的滑片P由a向b移動的過程中，變阻器并聯(lián)總電阻先增大后減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析可知，電路中總電流I先減小后增大，則電流表的讀數(shù)先減小后增大，A錯誤；電流表的讀數(shù)先減小后增大，故R0的功率P＝I2R0先減小后增大，B錯誤；路端電壓先

2、增大后減小，則電壓表的讀數(shù)先增大后減小，由于電源的內(nèi)阻與外電阻的關(guān)系未知，無法判斷電源輸出功率如何變化，可能先減小后增大，也可能先增大后減小，C正確；電流表的讀數(shù)先減小后增大，電壓表的讀數(shù)先增大后減小，電壓表與電流表讀數(shù)的比值一定先增大后減小，D錯誤。] 2．(多選)如圖所示，發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的徑向磁場中，兩半邊間的過渡區(qū)域?qū)挾群苄。珊雎圆挥?。線圈的總匝數(shù)為N、總電阻為r，每匝線圈的面積為S，線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，額定電壓為U、電阻為R的小燈泡在電路中恰能正常發(fā)光，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值是(　　) A．NBSω

3、 B.NBSω C．U D． AD　[線圈切割磁感線的兩邊在磁場中是垂直切割磁感線且切割線速度及磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，因此，該發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢為恒定值ε＝NBωS，因此A正確。根據(jù)閉合電路歐姆定律：E＝U＋r＝，因此D正確。] 3．(易錯題)如圖所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，原線圈接正弦交變電流，副線圈接電動機(jī)，電動機(jī)線圈電阻為R。當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動機(jī)帶動一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升。若電動機(jī)因摩擦造成的能量損失不計，則圖中電壓表的讀數(shù)為(　　) A．4IR＋ B. C．4IR D.IR＋ A　[電動機(jī)帶動質(zhì)

4、量為m的重物以速度v勻速上升，電動機(jī)的輸出功率等于克服重力做功的功率，P輸出＝mgv，由I1∶I2＝n2∶n1，可知I2＝2I，所以P熱＝IR＝4I2R，P2＝P輸出＋P熱＝mgv＋4I2R，由于是理想變壓器，所以P1＝P2＝U1I，U1＝4IR＋，因此選項(xiàng)A正確。] 易錯點(diǎn)評：解決本題時容易混淆純電阻電路和非純電阻電路，在非純電阻電路中，電動機(jī)的功率應(yīng)為P入＝P出＋P熱。 4．(多選)(2019·河南適應(yīng)性練習(xí))黑光燈是滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”。圖是高壓電網(wǎng)的工作電路，其輸入電壓為有效值是220 V的正弦交流電

5、，經(jīng)變壓器輸出給電網(wǎng)使用。已知空氣的擊穿電場的電場強(qiáng)度為3 000 V/cm，要使害蟲瞬間被擊斃至少要1 000 V的電壓。為了能瞬間擊斃害蟲而又防止空氣被擊穿而造成短路，則(　　) A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最小值為 B．變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最大值為 C．電網(wǎng)相鄰兩極間距離須大于 cm D．電網(wǎng)相鄰兩極間距離的最大值為3 cm BC　[根據(jù)理想變壓器的原理：＝，由題意，要使副線圈電壓的有效值至少為1 000 V，則：≤，聯(lián)立得：≤＝，故變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比的最大值為，故A錯誤，B正確；高壓電網(wǎng)相鄰兩極板間的擊穿電壓，即變壓器次級線圈的電壓：U2穿＝Ed，電網(wǎng)

6、相鄰兩極間距離d＝＝ cm＝ cm，故C正確，D錯誤。] 5．(多選)(2019·張掖三次診斷)圖甲為風(fēng)力發(fā)電的簡易模型，在風(fēng)力作用下，風(fēng)葉帶動與桿固連的永磁體轉(zhuǎn)動，磁鐵下方的線圈與電壓傳感器相連。在某一風(fēng)速時，傳感器顯示電壓如圖乙所示，則(　　) A．磁鐵的轉(zhuǎn)速為2 r/s B．線圈兩端電壓的有效值為6 V C．交變電流的電壓表達(dá)式為u＝12sin 5πt V D．該交變電流可以直接加在擊穿電壓為9 V的電容器上 BC　[電流的周期為T＝0.4 s，故磁體的轉(zhuǎn)速為n＝＝ r/s＝2.5 r/s，故A錯誤；通過題圖乙可知電壓的最大值為12 V，故有效值U＝＝ V＝6 V，故B正

7、確；周期T＝0.4 s，故ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，故電壓的表達(dá)式為u＝12sin 5πt(V)，故C正確；電容器的擊穿電壓為交流電的最大值，而交流電的最大值大于電容器的擊穿電壓，故D錯誤。] 6．(多選)(2019·唐山二模)如圖甲所示的電路，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2，電流表和電壓表都是理想電表，當(dāng)原線圈接圖乙所示的交流電源時，電路正常工作。現(xiàn)將電源換成圖丙所示的交流電源，則更換電源前后(　　) A．電流表A1、A2的示數(shù)之比均為n1∶n2 B．電壓表V1、V2的示數(shù)之比均為n1∶n2 C．電壓表V1示數(shù)不變，V2的示數(shù)變大 D．電流表A1、A2的示

8、數(shù)均不變 BD　[更換電源后，交流電的最大值不變，則有效值不變，電壓表V1示數(shù)不變，V2的示數(shù)也不變，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)變壓器原、副線圈的電流比等于匝數(shù)的倒數(shù)比，則電流表A1的示數(shù)與次級線圈電流之比為n2∶n1，選項(xiàng)A錯誤；電壓表V1、V2分別測量原、副線圈兩端的電壓，則根據(jù)電壓與匝數(shù)比的關(guān)系可知，電壓表V1、V2的示數(shù)之比均為n1∶n2，選項(xiàng)B正確；次級電壓有效值不變，則A2示數(shù)不變，則A1示數(shù)不變，選項(xiàng)D正確。] 7.(2019·河南洛陽模擬)如圖所示，某電路上接有保險絲、交流電壓表、“220 V　900 W”的電飯鍋及“220 V　200 W”的抽油煙機(jī)。現(xiàn)接入u＝311sin 10

9、0πt(V)的交流電，下列說法正確的是(　　) A．交流電壓表的示數(shù)為311 V B．1 s內(nèi)流過保險絲的電流方向改變50次 C．電飯鍋的熱功率是抽油煙機(jī)的熱功率的4.5倍 D．為保證電路正常工作，保險絲的額定電流不能小于5 A D　[現(xiàn)接入電壓u＝311sin 100πt(V)的交流電，交流電壓最大值Um＝311 V，交流電壓表的示數(shù)為有效值U＝ V＝220 V，故A錯誤；接入u＝311sin 100πt(V)的交流電，故周期：T＝ s＝0.02 s，一個周期電流方向改變2次，故1 s電流方向改變100次，故B錯誤；電飯鍋是純電阻用電器，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生熱量，而抽

10、油煙機(jī)是非純電阻用電器，消耗的電能部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能產(chǎn)生熱量，電飯鍋發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)總功率的4.5倍，故C錯誤；電流的最大值為：I＝＝＝5 A，故為保證電路正常工作，保險絲的額定電流不能小于5 A，故D正確。] 8．(2019·山東青島一模)如圖所示為某小型水電站電能輸送的示意圖，變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比為1∶20，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比為3∶1。升壓變壓器原線圈兩端接入一電壓u＝Umsin ωt的交流電源，用戶的總電阻為R(可視為純電阻)，輸電線總電阻r＝R，不考慮其他因素的影響，用戶獲得的電壓U為(　　) A．2Um B．3

11、Um C．4Um D．6Um B　[升壓變壓器原線圈兩端電壓的有效值為U1＝，升壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2＝20×＝10Um；輸電線路上損失的電壓為ΔU＝Ir＝IR，故降壓變壓器原線圈的電壓為U3＝U2－ΔU，降壓變壓器副線圈兩端電壓U＝U3，副線圈的電流I′＝3I，則U＝3IR，聯(lián)立解得U＝3Um，故B正確。] [能力提升練] 9．(多選)(2019·山東德州聯(lián)考)如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1 T ，單匝正方形導(dǎo)線框的邊長為1 m，總電阻為1 Ω，開始時處于位置Ⅰ ，現(xiàn)用外力使導(dǎo)線框繞ab邊勻速轉(zhuǎn)過180°至位置Ⅱ，轉(zhuǎn)動的角速度大小為π rad/s，則在此過程中以下說

12、法正確的是(　　) A．通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為零 B．通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為2 C C．外力做功為 J D．外力做功為 J BC　[通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝＝＝ C＝2 C，選項(xiàng)A錯誤，B正確；根據(jù)Em＝BωS＝1×π×12 V＝π V，則外力做功W＝t＝× J＝ J，選項(xiàng)C正確，D錯誤；故選B、C。] 10．(易錯題)(2019·山東煙臺一模)如圖所示，一理想變壓器原線圈與定值電阻R1、理想電流表A1一起接入電壓恒為U的交流電源上，原線圈接入電路的匝數(shù)可通過調(diào)節(jié)觸頭P進(jìn)行改變，副線圈和滑動變阻器R、定值電阻R2以及理想電流表A2連接在一起，下列說法正確的是(　　)

13、 A．保持R不變，將觸頭P向上移動，則A1的示數(shù)變小，A2的示數(shù)變小 B．保持R不變，將觸頭P向下移動，電源輸出的總功率變小 C．保持P的位置不動，增大R，則A1的示數(shù)減小，A2的示數(shù)減小 D．保持P的位置不動，增大R，則R的電功率變小，R1的電功率不變 D　[保持R不變，將觸頭P向上移動，則n1增大，再由U2＝U1，可知U2減小，又因?yàn)楦本€圈的總電阻不變，所以通過副線圈的電流減小，即A2的示數(shù)變??；A1的示數(shù)為，U1和R1都不變，所以A1的示數(shù)不變，故A錯誤；保持R不變，將觸頭P向下移動，則n1減小，再由U2＝U1，可知U2增大，副線圈的負(fù)載電阻不變，由P出＝可知電源輸出的總功率增

14、大，故B錯誤；保持P的位置不動，增大R，負(fù)載的總電阻R總增大，U2不變，由I2＝可知I2減小，所以A2的示數(shù)減??；A1的示數(shù)為，U1和R1都不變，所以A1的示數(shù)不變，故C錯誤；保持P的位置不動，增大R，負(fù)載的總電阻R總增大，U2不變，由I2＝可知I2減小，副線圈的輸出功率為P2＝U2I2減小，因?yàn)镽2的功率不變，所以R的功率是減小的；電阻R1不變，兩端的電壓U1不變，所以R1的電功率不變，故D正確。] 11．(多選)(2019·江西七校聯(lián)考))如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1 000 匝，副線圈匝數(shù)n2＝200匝，將原線圈接在u＝200sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈上電

15、阻R和理想交流電壓表并聯(lián)接入電路，現(xiàn)在A、B兩點(diǎn)間接入不同的元件，下列說法正確的是(　　) A．在A、B兩點(diǎn)間接入另一只電阻R，穿過鐵芯的磁通量的最大變化率為0.2 Wb/s B．在A、B兩點(diǎn)間接入一理想二極管，電壓表讀數(shù)為40 V C．在A、B兩點(diǎn)間接入一電容器，提高交流電頻率，電壓表讀數(shù)增大 D．在A、B兩點(diǎn)間接入一電感線圈，提高交流電頻率，電阻R消耗的功率減小 CD　[在A、B兩點(diǎn)間接入另一電阻R，輸入電壓最大值為200 V≈283 V，故平均每匝線圈的電壓為0.283 V，故磁通量的最大變化率為0.283 Wb/s，故A錯誤；輸入電壓有效值為200 V，根據(jù)＝，可得輸出電

16、壓為40 V，在A、B兩點(diǎn)間接入一理想二極管，每個周期會被過濾掉半個周期的電流，設(shè)電壓表讀數(shù)為U，則根據(jù)有效值定義，有×＝×T，U＝＝20 V，故B錯誤；在A、B兩點(diǎn)間接入一電容器，提高交流電頻率，電容器的容抗減小，R兩端的電壓增加，電壓表讀數(shù)增大，故C正確；在A、B兩點(diǎn)間接入電感線圈，提高交流電頻率，感抗增加，R兩端的電壓減小，消耗的功率減小，故D正確。] 12．如圖甲所示，一個電阻不計、邊長為1 m的正方形單匝線圈被固定，正方形線圈內(nèi)有一磁場與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，將線圈的兩端與理想變壓器原線圈相連，開關(guān)閉合，副線圈接有定值電阻R0和磁敏電阻GMR(GM

17、R的阻值隨所處空間磁場的增大而增大)，則下列說法正確的是(　　) A．線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值為2 V B．若使電阻R0消耗的功率增大，則滑動觸頭P需上移 C．當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開，副線圈中電流增大 D．當(dāng)GMR處的磁場增強(qiáng)時，變壓器的輸入功率減小 D　[磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間t的變化關(guān)系為B＝0.02sin(100t)T，求導(dǎo)可得磁通量變化率為＝2cos(100t)T/s，所以產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為Em＝＝2 V，線圈中產(chǎn)生的電動勢的有效值為E＝＝ V，A錯誤；滑動觸頭P上移，R0兩端電壓減小，故其消耗的功率減小，B錯誤；當(dāng)開關(guān)S由閉合到斷開時，副線圈減少一個支路，電流減小，C錯誤

18、；當(dāng)GMR處的磁場增強(qiáng)時，其阻值增大，副線圈的電功率＋減小，故變壓器的輸入功率減小，D正確。] 題號 內(nèi)容 押題依據(jù) 核心考點(diǎn) 核心素養(yǎng) 1. 變壓器原理 以生活實(shí)踐為背景 科學(xué)思維：立足教材培養(yǎng)應(yīng)用能力 2. 交變電流四值 以科技成就為背景 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：立足教材，將知識應(yīng)用于生活實(shí)際 1.(多選)泡沫塑料、海綿等是包裝家電常用到的材料。尤其是白色的泡沫塑料，切割很容易，但保證切割面光滑就很難。針對這個問題，某校一同學(xué)自制了一個配有理想變壓器的泡沫切割器，該切割器的電熱絲(純金屬絲)參數(shù)為“44 V　8.8 W”，切割器工作時，由于家庭電路電壓不穩(wěn)，電路電壓在2

19、00 V～250 V之間變化，則(　　) A．當(dāng)電壓為250 V時，電熱絲中交流電的頻率最大 B．當(dāng)電壓變化時變壓器原、副線圈兩端電壓比值不變 C．當(dāng)電路電壓為220 V時，通過電熱絲的電流為0.2 A，此時變壓器原線圈中的電流為0.04 A D．當(dāng)電路的電壓增加時，原線圈的輸入功率可能不變 BC　[交流電的頻率是由發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速決定的，故頻率不變，選項(xiàng)A錯誤；變壓器原、副線圈兩端電壓比值等于原、副線圈的匝數(shù)比，則當(dāng)電壓變化時變壓器原、副線圈兩端電壓比值不變，選項(xiàng)B正確；電熱絲的電阻R＝＝ Ω＝220 Ω，當(dāng)通過電熱絲的電流為0.2 A時，由于變壓器初級和次級功率相等，則變壓器原線

20、圈中的電流為I1＝＝ A＝0.04 A，選項(xiàng)C正確；當(dāng)電路的電壓增加時，次級消耗的功率增加，則原線圈的輸入功率增大，選項(xiàng)D錯誤；故選B、C。] 2．(多選)(2019·河南聯(lián)考)一浮桶式波浪發(fā)電燈塔的原理如圖甲所示，浮桶內(nèi)的磁體由支柱固定在暗礁上，內(nèi)置線圈與阻值R＝15 Ω的燈泡相連，隨波浪相對磁體沿豎直方向上下運(yùn)動且始終處于磁場中，其運(yùn)動速度v＝0.8πsin πt(m/s)。浮桶下部由內(nèi)、外兩密封圓筒構(gòu)成(圖中陰影部分)，其截面如圖乙所示，匝數(shù)N＝100的圓形線圈所在處輻射磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B＝0.2 T，線圈的直徑D＝0.4 m，總電阻r＝1 Ω。取π2＝10。則下列說法正確的是

21、(　　) A．線圈中產(chǎn)生電動勢的瞬時值為e＝0.64sin πt(V) B．燈泡中電流的瞬時值為i＝4sin πt(A) C．燈泡兩端電壓的有效值為30 V D．燈泡的電功率為240 W BC　[線圈在磁場中切割磁感線，產(chǎn)生電動勢為：Emax＝NBLvmax；L＝πD；聯(lián)立得：Emax＝πNBDvmax＝π×100×0.2×0.4×0.8π V＝64 V，則波浪發(fā)電產(chǎn)生電動勢e的瞬時表達(dá)式：e＝Emaxsin πt＝64sin(πt)V，故A錯誤。根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I＝得：i＝＝4sin(πt)A，故B正確。燈泡電流的有效值為：I＝ A，則燈泡的功率為：P＝I2R＝×15 W＝120 W，故D錯誤。燈泡兩端電壓的有效值為：U＝IR＝×15 V＝30 V，故C正確；故選B、C。] - 9 -