2012屆高考物理二輪《恒定電流與交變電流》專題訓(xùn)練

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713，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713C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S斷開時，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)UEIr知，路端電壓變大，即讀數(shù)變大；根據(jù)UIR知，R1兩端電壓U1IR1變小，而UU1U3，所以R3兩端的電壓U3UU1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：B2(2011重慶高考)在測量電珠伏安特性實驗中，同學(xué)們連接的電路中有四個錯誤電路，如圖714所示。電源內(nèi)阻不計，導(dǎo)線連接良好，若將滑動變阻器的觸頭置于左端，閉合S，在向右端滑動觸頭過程中，會分別出現(xiàn)如下四種現(xiàn)象：圖714a電珠L不亮；電流表示數(shù)幾乎為零b電珠L亮度增加；電流表示數(shù)增大c電珠L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)象對應(yīng)的電路序號為()A BC D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對應(yīng)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對應(yīng)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對應(yīng)圖，故選項A正確。答案：A3如圖715甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，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R10 ，其余電阻均不計，從某時刻開始在原線圈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715A當單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表的示數(shù)為22 VB當單刀雙擲開關(guān)與a連接且t0.01 s時，電流表示數(shù)為零C當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，原線圈的輸入功率變大D當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，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 V220 V，當單刀雙擲開關(guān)與a連接時，U2U122 V，A選項正確；當t0.01 s時，電流表示數(shù)不為零，電流表測量的是有效值，B選項錯誤；當單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時，U2U144 V，輸出功率增大，原線圈的輸入功率也增大，此時輸出電壓的頻率不變，C選項正確，D選項錯誤。答案：AC4某小型實驗水電站輸出功率是20 kW，輸電線總電阻為6 。(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n1n2221的變壓器降低，求用戶得到的電壓。解析：(1)輸電線上的電流強度為I A52.63 A輸電線路損耗的功率為P損I2R52.6326 W16620 W16.62 kW。(2)改用高壓輸電后，輸電線上的電流為I A4 A用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓U1UIR(500046) V4976 V根據(jù)，用戶得到的電壓為U2U14976 V226.18 V。答案：(1)16.62 kW(2)226.18 V5電動自行車是目前一種較為時尚的代步工具，某廠生產(chǎn)的一種電動自行車，設(shè)計質(zhì)量(包括人)為m80 kg，動力電源選用能量存儲量為“36 V10 Ah”(即輸出電壓恒為36伏，工作電流與工作時間的乘積為10安培小時)的蓄電池(不計內(nèi)阻)，所用電源的額定輸出功率P180 W，由于電動機發(fā)熱造成的損耗(其他損耗不計)，自行車的效率為80%。如果自行車在平直公路上行駛時所受阻力跟行駛速率和自行車對地面的壓力的乘積成正比，即Ftkmgv，其中k5.0103 sm1，g取10 m/s2。求：(1)該自行車保持額定功率行駛的最長時間是多少？(2)自行車電動機的內(nèi)阻為多少？(3)自行車在平直的公路上能達到的最大速度為多大？解析：(1)根據(jù)公式：PIU，得I5 A再根據(jù)電池容量可得t h2 h。(2)P熱P80%PI2rr1.44 。(3)經(jīng)分析可知，當自行車以最大功率行駛且達到勻速時速度最大，因此有F牽kmgvmax而F牽聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得vmax6 m/s。答案：(1)2 h(2)1.44 (3)6 m/s一、選擇題（本題共9個小題，每小題7分，共63分，每小題至少有一個選項正確，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)）1.(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選項中均有電阻分壓，可以使電燈正常發(fā)光；C選項為降壓變壓器，通過變壓器降壓也可以使電燈正常發(fā)光；D選項為升壓變壓器，電燈兩端的電壓要大于380 V，不可行。答案：D2兩只相同的電阻，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2A31 B12C21 D43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：B3(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，負載電路中 R 55 ，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3A電流表的示數(shù)為 2 AB原、副線圈匝數(shù)比為 12C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項正確；原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21，B項錯誤；交流電表的示數(shù)為交流電的有效值，C項正確；由圖乙可知，此交流電的周期為0.02 s，頻率為50 Hz，D項錯誤。 答案：AC4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4B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：D5煤礦礦井中用于監(jiān)測瓦斯?jié)舛鹊膫鞲衅?，它的電阻隨瓦斯?jié)舛鹊淖兓兓谌鐖D5所示的電路中，不同的瓦斯?jié)舛葘?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?yīng)關(guān)系，觀察儀表指針就能判斷瓦斯是否超標。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，電壓表示數(shù)U與瓦斯?jié)舛菴之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是() 圖5AU越大，表示C越大，C與U成正比BU越大，表示C越小，C與U成反比CU越大，表示C越大，但是C與U不成正比DU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)知識可得：U越大，C越大，C與U不成正比關(guān)系，C正確。答案：C6(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隨著溫度變化的特性來工作的。如圖6甲所示，電源的電動勢E9.0 V，內(nèi)阻不計，G為靈敏電流計，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R的溫度等于20時，電流表示數(shù)I12 mA；當電流表的示數(shù)I23.6 mA時，熱敏電阻的溫度是()圖6A60 B80C100 D120解析：由圖像知，當t120，熱敏電阻的阻值R14 k，根據(jù)閉合電路歐姆定律I1，可解得Rg0.5 k，又I2，可解得R22 k，結(jié)合圖像得：t2120。故選D。答案：D7如圖7所示為降溫所用的一個小型電風(fēng)扇電路簡圖，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)扇電動機D，電動機線圈電阻為r。接通電源后，電風(fēng)扇正常運轉(zhuǎn)，測出通過風(fēng)扇電動機的電流為I，則下列說法錯誤的是()A風(fēng)扇電動機D兩端的電壓為Ir 圖7B理想變壓器的輸入功率為C風(fēng)扇電動機D輸出的機械功率為I2rD若電風(fēng)扇由于機械故障被卡住，則通過原線圈的電流為解析：由變壓器的原理可知，風(fēng)扇電動機D兩端的電壓為U/n，因為電風(fēng)扇中含有線圈，故不能利用歐姆定律求電壓，A錯誤；由變壓器功率特點可知，理想變壓器的輸入功率為，B正確；風(fēng)扇電動機D輸出的機械功率為I2r，C正確；因為副線圈兩端的電壓為U/n，若電風(fēng)扇由于機械故障被卡住，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：A8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U(電壓表為理想電表)，在這個過程中()A通過R1的電流減小，減小量一定等于U/R1BR2兩端的電壓增加，增加量一定等于U 圖8C路端電壓減小，減小量一定等于UD通過R2的電流增加，但增加量一定小于U/R2解析：通過R1的電流I，電壓減小U，則通過R1的電流減小量一定等于，選項A正確；R2和電源內(nèi)阻的總電壓要增加U，選項B錯誤；因為R2的電壓增加量小于U，路端電壓減小量一定也小于U，選項C錯誤；R2電壓增加量小于U，通過R2的電流增加量一定小于，選項D正確。答案：AD9(2011福建高考)圖9甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n251，電阻R20 ，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隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光。下列說法正確的是()圖9A輸入電壓u的表達式u20sin(50t)VB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T0.02 s，所以u20sin(100t)V。原本L2正常發(fā)光，只斷開S2后，電壓被兩燈泡均分，不會正常發(fā)光，且兩燈泡串聯(lián)，負載電阻增大，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 W0.8 W。D正確。答案：D二、計算題(本題共3個小題，共37分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)10(10分)某課外小組設(shè)計了一種測定風(fēng)速的裝置，其原理如圖10所示。一個勁度系數(shù)k120 N/m、自然長度L01 m的彈簧一端固定在墻上的M點，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S0.5 m2，工作時總是正對著風(fēng)吹來的方向，電路的一端與迎風(fēng)板相連，另一端在M點與金屬桿相連，迎風(fēng)板 圖10可在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。定值電阻R1.0 ，電源的電動勢E12 V，內(nèi)阻r0.5 。閉合開關(guān)，沒有風(fēng)吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)U19.0 V，某時刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁26.0 V。(電壓表可看做理想表)求：(1)金屬桿單位長度的電阻；(2)此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力。解析：設(shè)無風(fēng)時金屬桿接入電路的電阻為R1，風(fēng)吹時接入電路的電阻為R2，由題意得(1)無風(fēng)時：U1R1得R14.5 所以金屬桿單位長度的電阻r /m4.5 /m。(2)有風(fēng)時：U2R2得R21.5 此時，彈簧長度L m壓縮量xL0L(1) m m由二力平衡得此時風(fēng)力：Fkx120 N80 N。答案：(1)4.5 /m(2)80 N11(12分)如圖11甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖。其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n100、電阻r10 。線圈兩端的電流環(huán)與電阻R連接，電阻R90 ，與R并聯(lián)的電壓表為理想電壓表。在t0時刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化。求：圖11(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值；(2)從線框經(jīng)過圖示位置開始計時，寫出交流發(fā)電機產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；(3)電路中電壓表的示數(shù)。解析：(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值EmnBS而mBS，則Em由t圖線可知：m2.0102 Wb，T6.28102 s解得Em200 V。(2)t0 s時刻感應(yīng)電動勢為最大值，則感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為enBScost200cos100t (V)。(3)感應(yīng)電動勢的有效值EEm/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UIR90 V。答案：(1)200 V(2)e200cos100t V(3)90 V12(15分)在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個發(fā)電站，輸送的電功率為P500 kW，當使用U5 kV的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電能表一晝夜示數(shù)相差4800度。求：(1)這時的輸電效率和輸電線的總電阻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)畫出此遠距離輸電線路如圖所示由于輸送功率為P500 kW，一晝夜輸送電能EPt12000度，終點得到的電能為E7200度，因此效率60%，輸電線上的電流可由I計算，為I100 A，而輸電線損耗功率可由PrI2r計算，其中PrkW200 kW，因此可求得r20 。(2)輸電線上損耗功率為Pr()2r，原來Pr200 kW，現(xiàn)在要求Pr10 kW，計算可得輸電電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為U22.4 kV。答案：(1)60%20 (2)22.4 kV