2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題整合 專題四 電磁感應(yīng)和電路 第1講 恒定電流與交變電流課時(shí)檢測.doc

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第一部分　專題四　第1講　恒定電流與交變電流 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2018貴陽月考)阻值相等的三個(gè)電阻R、電容器C及電池E(內(nèi)阻不計(jì))連接成如圖4－1－15所示電路。保持S1閉合，開關(guān)S2斷開，電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S2，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2，則Q1與Q2的比值為 圖4－1－15 A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 解析　開關(guān)S2斷開時(shí)的等效電路如圖甲所示，電路穩(wěn)定時(shí)電容器兩極板之間的電壓為U1＝，電容器所帶的電荷量為Q1＝ CU1＝；開關(guān)S2閉合后的等效電路如圖乙所示，電路穩(wěn)定時(shí)電容器兩極板之間的電壓為U2＝E，電容器所帶的電荷量為Q2＝CU2＝CE，則Q1∶Q2＝1∶2，即Q1與Q2的比值為，A正確。 答案　A 2．(2018福建質(zhì)檢)圖4－1－16為模擬遠(yuǎn)距離交流輸電的電路，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝1∶k，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比n3∶n4＝k∶1，模擬輸電導(dǎo)線的電阻r＝3 Ω，T2的負(fù)載是規(guī)格為“15 V 45 W”的燈泡L。當(dāng)T1的輸入電壓為16 V時(shí)L正常發(fā)光，兩個(gè)變壓器可視為理想變壓器，則k的值為 圖4－1－16 A. B．3 C．4 D．9 解析　由變壓器的工作原理可知，變壓器T1原線圈的電壓為16 V，則副線圈的輸出電壓為16k V，降壓變壓器T2的輸出電壓為15 V、輸出電流為I4＝＝ A＝3 A，則降壓變壓器T2原線圈兩端的電壓為15k V、輸入電流為 A，又16k V＝(15k＋3) V，解得k＝3，B正確。 答案　B 3．(2018昆明質(zhì)檢)如圖4－1－17甲所示的電路中，理想變壓器輸入電壓u隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化如圖乙所示。圖甲中L1和L2為兩個(gè)相同的小燈泡，小燈泡都標(biāo)有“12 V,6 W”字樣，電容器C的擊穿電壓為13 V，電壓表和電流表均為理想交流電表。開關(guān)S1和S2都斷開時(shí)，小燈泡L1正常發(fā)光。下列說法正確的是 圖4－1－17 A．理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1 B．輸入電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律為u＝48sin 100πt(V) C．閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2時(shí)，電壓表的示數(shù)為48 V，電流表的示數(shù)為0.25 A D．閉合開關(guān)S2后，電容器C不會(huì)被擊穿 解析　由圖乙可知，原線圈輸入電壓為48 V，電流變化周期T＝0.04 s，根據(jù)小燈泡正常發(fā)光可知副線圈輸出電壓為12 V，根據(jù)變壓器變壓公式可知，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為48∶12 ＝4∶1，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；輸入電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律為u＝ 48sin V＝48sin (50πt)(V)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2時(shí)，變壓器輸入電壓不變，電壓表示數(shù)不變，根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，P＝26 W＝12 W，可知輸入電流為0.25 A，電流表的示數(shù)為0.25 A，選項(xiàng)C正確；閉合開關(guān)S2后，電容器兩端最大電壓等于12 V，大于擊穿電壓13 V，電容器會(huì)被擊穿，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　C 4．(2018天津卷)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)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖4－1－18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)樵瓉淼?，則 圖4－1－18 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R的交變電流頻率不變 解析　交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大值Em＝NBSω，且有ω＝2πn，所以當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)速減半后，感應(yīng)電動(dòng)勢最大值減半，有效值減半，又理想變壓器原、副線圈電壓有效值之比等于原、副線圈匝數(shù)比，故電壓表示數(shù)減為原來的一半，B項(xiàng)正確；由電功率P＝可知，變壓器輸出功率即R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼模珹項(xiàng)錯(cuò)誤；由P＝UI可知，原線圈中電流減為原來的一半，C項(xiàng)錯(cuò)誤；交流電的頻率與發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度成正比，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　B 5．如圖4－1－19甲所示的電路中，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)，根據(jù)電路中電壓表和電流表的數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U－I圖線，則下列關(guān)于調(diào)節(jié)過程中說法正確的是 圖4－1－19 A．圖線乙是根據(jù)V1與A的示數(shù)描繪的 B．電源的內(nèi)阻為0.5 Ω C．兩圖線交點(diǎn)處電源的輸出功率最大 D．兩圖線交點(diǎn)處電源效率最大 解析　由部分電路的歐姆定律可得，電壓表V2和電流表A的示數(shù)的比值為定值電阻R0，三者之間滿足關(guān)系：U2＝IR0，結(jié)合數(shù)學(xué)知識可得應(yīng)為圖線乙，A錯(cuò)誤；由閉合電路歐姆定律：U＝E－Ir，結(jié)合數(shù)學(xué)知識可得圖線甲為根據(jù)電壓表V1與電流表A的示數(shù)描繪的，圖線斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻大小，故有：r＝＝ Ω＝1 Ω，B錯(cuò)誤；圖線的交點(diǎn)處表示兩電壓表示數(shù)相等，分析電路可知此時(shí)滑動(dòng)變阻器分壓為零，即此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻R＝0，由于R0＝ Ω＝2 Ω>r＝1 Ω，故此時(shí)負(fù)載電阻最小，電源的輸出功率最大，C正確；負(fù)載電阻越大，電源的效率越大，交點(diǎn)處負(fù)載電阻最小，電源效率最小，D錯(cuò)誤。 答案　C 6．一自耦變壓器如圖4－1－20所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中 圖4－1－20 A．U2＞U1，U2降低　　　　　B．U2＞U1，U2升高 C．U2＜U1，U2降低 D．U2＜U1，U2升高 解析　由變壓器的變壓公式＝可知，由于原線圈匝數(shù)n1大于副線圈匝數(shù)n2，因此有U2＜U1，當(dāng)滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中，n2減小，因此U2降低，C正確。 答案　C 7．(2018濰坊二模)圖4－1－21甲是一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的構(gòu)造示意圖，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢e隨時(shí)間t變化的正弦規(guī)律圖像如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈的內(nèi)阻不計(jì)，外接燈泡的電阻為12 Ω。則 圖4－1－21 A．在t＝0.01 s時(shí)刻，穿過線圈的磁通量為零 B．電壓表的示數(shù)為6 V C．燈泡消耗的電功率為3 W D．若其他條件不變，僅將線圈的轉(zhuǎn)速提高一倍，則線圈電動(dòng)勢的表達(dá)式e＝12sin 100πt(V) 解析　在t＝0.01 s的時(shí)刻，電動(dòng)勢為零，則線圈平面位于中性面，穿過線圈的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢的最大值為Em＝6 V，電壓表測量的為有效值，故示數(shù)為 V＝6 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；燈泡消耗的功率P＝＝ W＝3 W。選項(xiàng)C正確；周期為0.02 s，瞬時(shí)電動(dòng)勢表達(dá)式為e＝Emsin＝6sin 100πt(V)。轉(zhuǎn)速提高一倍后，最大值變成12 V，ω＝2πn，故角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，表達(dá)式應(yīng)為e＝12sin 200πt(V)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　C 8．在如圖4－1－22所示的電路中，電源電動(dòng)勢為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2、L3為相同規(guī)格的小燈泡，電容器的電容為C＝100 μF。小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。閉合開關(guān)S，當(dāng)電路穩(wěn)定后，下列說法正確的是 圖4－1－22 A．L1中電流為0.20 A B．電容器帶電荷量為300 C C．L2中電流為0.20 A D．L2的電阻為15 Ω 解析　閉合開關(guān)S，當(dāng)電路穩(wěn)定后，L1中電流為零，電容器兩端電壓等于電源電動(dòng)勢，即U＝3.0 V，由C＝Q/U可知，電容器帶電荷量為Q＝CU＝10010－63.0 C＝310－4 C，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。L2、L3兩個(gè)小燈泡串聯(lián)，每個(gè)燈泡兩端電壓為U2＝1.5 V，根據(jù)小燈泡的伏安特性曲線可知電壓為1.5 V時(shí)對應(yīng)的小燈泡中的電流為I2＝0.20 A，L2的電阻為R2＝U2/I2＝7.5 Ω，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確。 答案　C 9．如圖4－1－23所示，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r。電路中的R2、R3分別為總阻值一定的滑動(dòng)變阻器，R0為定值電阻，R1為光敏電阻(其電阻隨光照強(qiáng)度增大而減小)。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法中正確的是 圖4－1－23 A．只逐漸增大R1的光照強(qiáng)度，電阻R0消耗的電功率變大，電阻R3中有向上的電流 B．只調(diào)節(jié)電阻R3的滑片P2向上端移動(dòng)時(shí)，電源消耗的功率變大，電阻R3中有向上的電流 C．只將R2的滑片P1向下移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變大，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng) D．若斷開開關(guān)S，電容器所帶電荷量變大，帶電微粒向上運(yùn)動(dòng) 解析　只逐漸增大R1的光照強(qiáng)度，R1的阻值減小，電流變大，R0消耗的電功率變大，電容器的電壓增大，電容器充電，R2中有向上的電流，A選項(xiàng)正確；由于R3與電容器相連，而電容器隔直流，所以只調(diào)節(jié)R3的阻值對電路中的電流和電壓沒有影響，電源消耗的功率不變，R3中沒有向上的電流，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；只將R2的滑片P1向下移動(dòng)時(shí)，電路中的電流不變，因此電容器兩端的電壓U2增大，帶電微粒受到的電場力F＝qE＝q變大，微粒將向上運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若斷開開關(guān)S，電容器將通過R3、R2放電，電容器所帶電荷量減少，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　A 二、多項(xiàng)選擇題 10．如圖4－1－24所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝ T的水平勻強(qiáng)磁場中，線框面積S＝0.5 m2，線框電阻不計(jì)。線框繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220 V、60 W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10 A，下列說法正確的是 圖4－1－24 A．圖示位置穿過線框的磁通量為零 B．線框中產(chǎn)生交變電壓的有效值為500 V C．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為25∶11 D．允許變壓器輸出的最大功率為5 000 W 解析　由題圖可知，此時(shí)線框平面和磁場垂直，此時(shí)穿過線框的磁通量最大，所以A錯(cuò)誤。矩形閉合導(dǎo)線框ABCD在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電的最大值為Em＝NBSω＝500.5200 V＝500 V，由于最大值為有效值的倍，所以交流電的有效數(shù)值為500 V，所以B錯(cuò)誤。由于電壓與匝數(shù)成正比，所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為＝，所以C正確。由于熔斷器允許通過的最大電流為10 A，所以允許變壓器輸出的最大功率為P＝UI＝50010 W＝5 000 W，所以D正確。 答案　CD 11.如圖4－1－25所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則 圖4－1－25 A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小 C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小 解析　保持Q的位置不動(dòng)，則U2不變，將P向上滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的電阻變大，根據(jù)I2＝知，I2變小，由＝得I1也變小，即電流表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，U2變大，則根據(jù)P2＝知副線圈輸出功率變大，由P1＝P2知，變壓器原線圈輸入功率P1變大，而P1＝I1U，輸入電壓U一定，I1變大，即電流表讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　BC 12．(2018衡陽聯(lián)考)如圖4－1－26所示，匝數(shù)n＝10匝的矩形線框處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場的軸以恒定角速度ω＝20 rad/s在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，線框電阻不計(jì)，面積S＝0.4 m2，線框通過滑環(huán)與一理想自耦變壓器的原線圈相連，副線圈接有一只燈泡L(4 W,100 Ω”)和滑動(dòng)變阻器，電流表視為理想電表，則下列說法正確的是 圖4－1－26 A．燈泡正常發(fā)光時(shí)原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1 B．燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)為0.2 A C．若將自耦變壓器觸頭向下滑動(dòng)，燈泡會(huì)變暗 D．若將滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng)，則電流表示數(shù)減小 解析　變壓器輸入電壓的最大值為Um＝nBSω＝100.420 V＝80 V，變壓器輸入電壓的有效值為U1＝＝ V＝80 V，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓U2＝＝ V＝20 V，此時(shí)原、副線圈的匝數(shù)比為＝＝＝，故A錯(cuò)誤；由歐姆定律得I2＝＝ A＝0.2 A，根據(jù)＝得，此時(shí)電流表的示數(shù)為I1＝＝0.2 A＝0.05 A，故B錯(cuò)誤；若將自耦變壓器觸頭向下滑動(dòng)，副線圈匝數(shù)變小，根據(jù)＝可知輸出電壓減小，所以燈泡變暗，故C正確；線圈匝數(shù)不變，根據(jù)＝可知輸出電壓不變，若將滑動(dòng)變阻器觸頭向上滑動(dòng)，連入電路電阻變大，負(fù)載等效電阻變大，P1＝P2＝變小，又P1＝U1I1可知電流表示數(shù)變小，故D正確。 答案　CD 13．如圖4－1－27為遠(yuǎn)距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)之比為n1∶n2＝1∶10，在T1的原線圈兩端接入一正弦交流電，輸電線的總電阻為2r＝2 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為n3∶n4＝10∶1。若T2的用電設(shè)備兩端的電壓為U4＝200 V，用電設(shè)備消耗的電功率為10 kW，不考慮其他因素的影響，則 圖4－1－27 A．T1的副線圈兩端電壓的最大值為2 010 V B．T2的原線圈兩端的電壓為2 000 V C．輸電線上損失的電功率為50 W D．T1的原線圈輸入的電功率為10.1 kW 解析　因?yàn)橛秒娫O(shè)備消耗的電功率為10 kW，T2副線圈兩端的電壓為U4＝200 V，則流過T2副線圈的電流為I4＝＝＝50 A，由變壓器原、副線圈的電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系＝，可得I3＝5 A，由＝，可知T2原線圈兩端的電壓為U3＝2 000 V，B正確；輸電線的電阻分得的電壓為U線＝I32r＝52 V＝10 V，所以T1副線圈兩端的電壓為U2＝U3＋U線＝(2 000＋10) V＝2 010 V，其最大值為U2m＝2 010 V，A正確；輸電線上損失的電功率為P損＝I2r＝50 W，C正確；由能量守恒定律可知T1副線圈的輸出功率為P出＝(10 000＋50)W＝10 050 W，因此T1原線圈的輸入功率為10 050 W，D錯(cuò)誤。 答案　ABC 14．圖4－1－28甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1與副線圈匝數(shù)n2之比為10∶1，變壓器的原線圈接如圖乙所示正弦交流電，電阻R1＝R2＝R3＝20 Ω，它們與電容器C連接如圖甲所示的電路，其中電容器的擊穿電壓為8 V，電壓表V為理想交流電表，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則 圖4－1－28 A．電壓表V的讀數(shù)約為7.07 V B．電流表A的讀數(shù)為0.05 A C．電阻R2上消耗的功率為2.5 W D．若閉合開關(guān)S，電容器會(huì)被擊穿 解析　開關(guān)斷開時(shí)，副線圈為R1和R2串聯(lián)，電壓表測量R2的電壓，由圖可知原線圈電壓為＝100 V，所以副線圈電壓為10 V，則R2的電壓為5 V≈7.07 V，故A正確；由A的分析可知，副線圈電流為 A＝ A，所以原線圈電流為 A＝ A，故B錯(cuò)誤；電阻R2上消耗的功率為P＝＝ W＝2.5 W，故C正確；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，R1與R3并聯(lián)后和R2串聯(lián)，電容器的電壓為并聯(lián)部分的電壓，并聯(lián)部分電阻為R并＝R1＝10 Ω，所以并聯(lián)部分的電壓為10 V＝ V，最大值為 V，最大值 V＜8 V，所以電容器不會(huì)被擊穿，故D錯(cuò)誤。 答案　AC