2019-2020年高考物理二輪復習專題檢測十七直流電路和交流電路問題.doc

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2019-2020年高考物理二輪復習專題檢測十七直流電路和交流電路問題 1．[多選]如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈接電壓恒定的交流電，副線圈輸出端接有R＝4 Ω的電阻和兩個“18 V　9 W”相同小燈泡，當開關S斷開時，小燈泡L1剛好正常發(fā)光，則(　　) A．原線圈輸入電壓為200 V B．S斷開時原線圈中的電流為0.05 A C．閉合開關S后，原、副線圈中的電流之比增大 D．閉合開關S后，小燈泡L1消耗的功率減小 解析：選ABD　燈泡正常發(fā)光，副線圈電流為I＝0.5 A，所以副線圈兩端電壓U＝18 V＋0.54 V＝20 V，電壓與匝數(shù)成正比，原線圈輸入電壓為200 V，所以A正確；電流與匝數(shù)成反比，可知S斷開時原線圈中的電流為0.05 A，所以B正確；閉合開關S后，原、副線圈中的電流之比不變，所以C錯誤；當開關S閉合時，總電阻減小，副線圈電壓不變，所以副線圈電流增大，R分壓增大，小燈泡L1消耗的功率減小，故D正確。 2.(xx高三運城調(diào)研)如圖所示，單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度ω從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是(　　) A．在該線圈兩端接上一電容器，要使電容器不被擊穿，電容器的最大承受電壓為 B．線框中感應電流的有效值為 C．從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過線框橫截面的電荷量為 D．線框轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生的熱量為 解析：選C　要使電容器不被擊穿，電容器的最大承受電壓即線框中最大的電動勢，為BSω，A錯誤；線框中感應電流的最大值Im＝，由于線框中的感應電流是正弦交流電，其電流有效值I＝＝，B錯誤；由q＝可知，從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過線框橫截面的電荷量q＝，C正確；線框轉(zhuǎn)一周的過程中，產(chǎn)生的熱量等于感應電流做的功，因此Q＝W＝I2R＝，D錯誤。 3．中國已投產(chǎn)運行的1 000 kV特高壓輸電是目前世界上電壓最高的輸電工程。假設甲、乙兩地原來用500 kV的超高壓輸電，輸電線上損耗的電功率為P。在保持輸送電功率和輸電線電阻都不變的條件下，現(xiàn)改用1 000 kV特高壓輸電，若不考慮其他因素的影響，則輸電線上損耗的電功率將變?yōu)?　　) A.　　　　　　　　　　 B． C．2P D．4P 解析：選A　設輸送功率為P，輸送電流為I，輸送電壓為U，則P＝UI，I＝，P損＝I2R。輸送電壓升為原來的2倍，則輸送電流降為原來的一半，P損降為原來的四分之一，故A正確。 4．(xx晉城二模)在圖甲中，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比n1∶n2＝1∶3，滑片P置于副線圈的中點。在圖乙中，滑動變阻器最大阻值R0＝6 Ω，滑動觸頭P置于R0的中央。兩電路的輸入端都接電壓u＝20sin 100πt(V)的正弦交流電，輸出端各接一個阻值R＝6 Ω的定值電阻和理想交流電壓表。兩電壓表的讀數(shù)U1、U2分別為(　　) A．U1＝30 V，U2＝8 V B．U1＝30 V，U2＝10 V C．U1＝60 V，U2＝8 V D．U1＝60 V，U2＝10 V 解析：選A　交流電的有效值為U＝20 V，對甲電路＝，解得U1＝30 V；對乙電路R并＝ Ω＝2 Ω，可求U2＝20 V＝8 V，故A正確。 5.(xx全國卷Ⅰ)一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻，原線圈一側(cè)接在電壓為220 V的正弦交流電源上，如圖所示。設副線圈回路中電阻兩端的電壓為U，原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k，則(　　) A．U＝66 V，k＝ B．U＝22 V，k＝ C．U＝66 V，k＝ D．U＝22 V，k＝ 解析：選A　設原、副線圈中的電流分別為I1、I2，則＝＝，故k＝＝。設原線圈兩端的電壓為U1，則＝＝，故U1＝3U，而原線圈上電阻分擔的電壓為U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V。選項A正確。 6．(xx天津高考)如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) A．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R1消耗的功率變大 B．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電壓表V示數(shù)變大 C．當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，電流表A1示數(shù)變大 D．若閉合開關S，則電流表A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變大 解析：選B　當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，滑動變阻器連入電路的電阻R變大，則副線圈所在電路的總電阻R總變大，因原、副線圈兩端的電壓U1、U2不變，則通過R1的電流I2＝變小，R1消耗的功率PR1＝I22R1變小，選項A錯誤；R1兩端的電壓UR1＝I2R1變小，則電壓表V的示數(shù)UV＝U2－UR1變大，選項B正確；因通過原、副線圈的電流關系＝，I2變小，則I1變小，即電流表A1的示數(shù)變小，選項C錯誤；若閉合開關S，則副線圈所在電路的總電阻R總′變小，通過副線圈的電流I2′＝變大，則通過原線圈的電流I1′變大，電流表A1的示數(shù)變大，R1兩端的電壓UR1′＝I2′R1變大，則R2兩端的電壓UR2′＝U2－UR1′變小，電流表A2的示數(shù)變小，選項D錯誤。 7.[多選](xx襄陽聯(lián)考)如圖所示， 理想變壓器原線圈a、b兩端接正弦交變電壓u，u＝220sin 100πt(V)，電壓表V接在副線圈c、d兩端(不計導線電阻)，則當滑動變阻器滑片向右滑動時(　　) A．電壓表示數(shù)不變 B．電流表A2的示數(shù)始終為0 C．若滑動變阻器的滑片不動，僅改變u，使u＝220sin 200πt(V)，則電流表A1的示數(shù)增大 D．若滑動變阻器的滑片不動，僅改變u，使u＝220sin 200πt(V)，則電流表A1的示數(shù)減小 解析：選AC　電壓表示數(shù)為副線圈兩端電壓，副線圈兩端電壓只與原線圈兩端電壓及原副線圈匝數(shù)比有關，故A正確；因電容器“通交流、隔直流”，則電流表A2始終有示數(shù)，B錯誤；改變u后，交變電流的頻率變大，電容器的容抗減小，故A1示數(shù)增大，C正確、D錯誤。 8.[多選]硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點。如圖所示，圖線a是該電池在一定光照強度下的UI圖線，圖線b是一只某型號的定值電阻R的UI圖線。現(xiàn)將該電池與電阻R串聯(lián)成一個閉合電路，下列說法中正確的是(　　) A．此時該硅光電池的內(nèi)阻為 B．這只定值電阻R的阻值為 C．此時電源的總功率為U2I1 D．此時電阻R消耗的功率為U1I2 解析：選BC　由題中圖像知，該硅光電池的電動勢E＝U2，根據(jù)兩圖線交點所對應數(shù)據(jù)知，電阻R兩端的電壓為U1，流過R的電流為I1，則電池的內(nèi)阻r＝＝，定值電阻R的阻值R＝，選項A錯誤、B正確；此時電源的總功率P＝EI1＝U2I1，選項C正確；電阻R消耗的功率PR＝U1I1，選項D錯誤。 9．(xx北京高考)如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u＝220sin 100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55 Ω的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是(　　) A．原線圈的輸入功率為220 W B．電流表的讀數(shù)為1 A C．電壓表的讀數(shù)為110 V D．副線圈輸出交流電的周期為50 s 解析：選B　由交流電壓的表達式可知，原線圈兩端所加的電壓最大值為220 V，故有效值為U1＝220 V，由＝，故副線圈電壓的有效值為U2＝110 V，故輸出功率P2＝＝220 W，再由輸入功率等于輸出功率知，P1＝P2＝220 W，A項錯誤；根據(jù)歐姆定律知，I2＝＝2 A，由＝，得I1＝1 A，故電流表讀數(shù)為1 A，所以B項正確；電壓表的讀數(shù)為有效值，即U2＝110 V，C項錯誤；由交流電壓的表達式可知，ω＝100π(rad/s)，又T＝，解得T＝0.02 s，所以D項錯誤。 10．[多選](xx高三寧波八校聯(lián)考)在如圖甲所示的電路中，電源電動勢為3.0 V，內(nèi)阻不計，L1、L2為相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，R為定值電阻，阻值為7.5 Ω。當開關S閉合后(　　) A．L1的電阻為 Ω B．L1消耗的電功率為7.5 W C．L2的電阻為7.5 Ω D．L2消耗的電功率為0.3 W 解析：選CD　S閉合后，L1兩端的電壓為3.0 V，由題中乙圖可知，I1＝0.25 A，故P1＝0.75 W，R1＝12 Ω，A、B均錯；L2與R及電源串聯(lián)，把R和電源等效成電動勢為3 V，內(nèi)阻為7.5 Ω的新電源，在題圖乙中作出新電源的IU圖線，如圖所示，兩圖線的交點表示出了此時L2兩端的電壓與通過的電流的大小，由圖知U2＝1.5 V，I2＝0.2 A，所以R2＝＝ Ω＝7.5 Ω，P2＝U2I2＝1.50.2 W＝0.3 W，C、D正確。 11．[多選]一理想自耦變壓器的原線圈接有正弦交變電壓，如圖甲所示，副線圈接有可調(diào)電阻R，觸頭P與線圈始終接觸良好，下列判斷正確的是(　　) A．交變電源的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝U0cos 100πt V B．若僅將觸頭P向A端滑動，則電阻R消耗的電功率增大 C．若僅使電阻R增大，則原線圈的輸入電功率增大 D．若使電阻R增大的同時，將觸頭P向B端滑動，則通過A處的電流一定增大 解析：選AB　從題圖甲可看出，交流電的周期T＝210－2 s，最大值為U0，所以交變電源的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝U0cos t V＝U0cos 100πt V，選項A正確；因原、副線圈兩端電壓與其匝數(shù)成正比，當僅將觸頭P向A端滑動時，副線圈兩端的電壓增大，即電阻R兩端的電壓增大，則電阻R消耗的電功率增大，選項B正確；若僅使電阻R增大，則副線圈兩端的電壓不變，電阻R消耗的電功率P＝減小，原線圈的輸入電功率也減小，選項C錯誤；將觸頭P向B端滑動，副線圈兩端的電壓減小，同時電阻R增大，通過R的電流I2＝減小，根據(jù)I1n1＝I2n2，通過A處的電流也一定減小，選項D錯誤。 12．一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間以正弦規(guī)律變化的圖像如圖甲所示。已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5.0 Ω，現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡，如圖乙所示，則(　　) A．電壓表的讀數(shù)為220 V B．電路中的電流方向每秒改變50次 C．燈泡實際消耗的功率為484 W D．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J 解析：選D　由題圖甲知發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢有效值為220 V，燈泡中電流大小為I＝＝2.2 A，電壓表讀數(shù)為U＝IR＝2.295.0 V＝209 V，選項A錯誤；由題圖甲知交變電流的周期為0.02 s，則其頻率為50 Hz，電路中的電流方向每秒改變100次，選項B錯誤；燈泡實際消耗的功率為P＝IU＝2092.2 W＝459.8 W，選項C錯誤；發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2rt＝2.2251 J＝24.2 J，選項D正確。 13．[多選]如圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機，電阻為r＝2 Ω矩形線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與右側(cè)電路連接，右側(cè)電路中滑動變阻器R的最大阻值為R0＝ Ω，滑動片P位于滑動變阻器中央，定值電阻R1＝R0、R2＝，其他電阻不計。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，閉合開關S，線圈轉(zhuǎn)動過程中理想交流電壓表示數(shù)是10 V，圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時間t變化的圖像，則下列說法正確的是(　　) A．電阻R2上的熱功率為 W B．0.02 s時滑動變阻器R兩端的電壓瞬時值為零 C．線圈產(chǎn)生的感應電動勢隨時間t變化的規(guī)律是e＝10cos 100πt(V) D．線圈開始轉(zhuǎn)動到t＝ s的過程中，通過R1的電荷量為 C 解析：選AD　根據(jù)串聯(lián)電路分壓關系，可求得R2兩端的電壓為 V，故P＝ W＝ W，A正確；0.02 s時線圈的磁通量為零，此時線圈中電動勢最大，R兩端電壓最大，B錯誤；因線圈有內(nèi)阻r，故電動勢最大值Em＞10 V，C錯誤；由R外＝10 Ω，r＝2 Ω，U＝10 V可得Em＝NBSω＝12 V，又q＝N＝N，以上各式聯(lián)立可得：q＝ C，D正確。 14．如圖所示為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)比為k1。降壓變壓器T′的原、副線圈匝數(shù)比為k2。原線圈兩端接入一電壓u＝Umsin ωt的交流電源，用戶電阻為R(純電阻)，若用戶消耗功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率Pr和用戶獲得的電壓U分別為(　　) A．Pr＝P　U＝－ B．Pr＝P　U＝－ C．Pr＝P　U＝－ D．Pr＝P　U＝－ 解析：選B　用戶流過的電流為I4＝ ，故在輸電線路上的電流為I3＝＝，故損失的電功率為Pr＝I322r＝P；升壓變壓器兩端電壓的有效值為U1＝，輸電線路上損失的電壓為ΔU＝I32r，升壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2＝，故降壓變壓器原線圈的電壓為U3＝U2－ΔU，用戶獲得的電壓U＝，聯(lián)立解得U＝－。 [教師備選題] 1.(xx黃山月考)如圖所示，在AB間接入正弦交流電U1＝220 V，通過理想變壓器和二極管D1、D2給阻值R＝20 Ω的純電阻負載供電，已知D1、D2為相同的理想二極管，正向電阻為0，反向電阻無窮大，變壓器原線圈n1＝110匝，副線圈n2＝20匝，Q為副線圈正中央抽頭，為保證安全，二極管的反向耐壓值至少為U0，設電阻R上消耗的熱功率為P，則有(　　) A．U0＝40 V，P＝80 W B．U0＝40 V，P＝80 W C．U0＝40 V，P＝20 W D．U0＝40 V，P＝20 W 解析：選C　變壓器的次級電壓U2＝U1＝220 V＝40 V，故二極管的反向耐壓值至少為40 V；電阻R上電壓有效值為20 V，則R消耗的熱功率為P＝＝ W＝20 W，故C正確。 2.[多選]在如圖所示的電路中，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻，R1是半導體制成的NTC熱敏電阻，其阻值隨著溫度的升高而減小，R2、R3為定值電阻，C為電容器，L為小燈泡，電流表內(nèi)阻可忽略。當電路所處環(huán)境溫度下降時，則(　　) A．電流表的示數(shù)增大 B．R2兩端的電壓減小 C．小燈泡變暗 D．電容器C所帶的電荷量增大 解析：選BD　當溫度下降時，熱敏電阻R1阻值增大，電路總電阻增大，電路中總電流I減小，即電流表的示數(shù)減小，選項A錯誤；R2兩端的電壓U2＝IR2，電路中總電流I減小，所以電壓U2減小，選項B正確；由于電源內(nèi)電壓Ur＝Ir減小，R2兩端的電壓也減小，則小燈泡L兩端電壓增大，所以小燈泡L變亮，選項C錯誤；電源內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，電容器兩端電壓增大，電容器所帶的電荷量Q＝UC增大，選項D正確。 3．如圖甲所示，電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直勻強磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電，現(xiàn)將此電流給阻值為R＝10 Ω的小燈泡L供電，通過電流傳感器得到燈泡中電流的圖像如圖乙，不考慮溫度對燈泡阻值的影響，下列說法正確的是(　　) A．在t＝510－3 s時，線圈處于中性面位置 B．在t＝1010－3 s時，穿過線圈的磁通量最大 C．交變電流的瞬時表達式為i＝5cos 50πt(A) D．線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢為55 V 解析：選A　由題圖乙可知t＝510－3 s時刻感應電流最小為零，此時線圈所在平面處于中性面位置，故A正確；t＝1010－3 s時刻感應電流最大，此時線圈所在平面與中性面位置垂直，所以穿過線圈回路的磁通量最小，故B錯誤；周期T＝0.02 s，角速度ω＝＝100π rad/s，故電流的瞬時表達式為i＝5cos 100πt(A)，故C錯誤；線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢最大值為Em＝Im(R＋r)＝55 V，D錯誤。 4．[多選]如圖所示為某小型水電站的電能輸送示意圖，發(fā)電機通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向用戶供電。已知輸電線的總電阻R＝10 Ω，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，副線圈與純電阻用電器組成閉合電路，用電器電阻R0＝11 Ω。若T1、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓表達式為u＝220sin(100πt)V。下列說法正確的是(　　) A．發(fā)電機中的電流變化頻率為100 Hz B．通過用電器的電流有效值為20 A C．升壓變壓器的輸入功率為4 650 W D．當用電器的電阻R0減小時，發(fā)電機的輸出功率減小 解析：選BC　根據(jù)降壓變壓器T2副線圈兩端輸出電壓的瞬時值表達式可以得知，輸出電壓的頻率為50 Hz，再根據(jù)理想變壓器不能改變交流電的頻率的特點可知，A選項錯誤；降壓變壓器副線圈兩端電壓的有效值為U4＝220 V，通過用電器的電流的有效值為I3＝＝20 A，因此B選項正確；根據(jù)變壓器的輸入功率由輸出功率決定可知，升壓變壓器的輸入功率等于輸電線的電阻R和用電器消耗的功率之和，P＝I22R＋I32R0＝2R＋I32R0，代入數(shù)據(jù)，可得P＝4 650 W，因此C選項正確；根據(jù)P＝可知，當用電器的電阻R0減小時，用電器消耗的功率變大，輸電線上消耗的熱功率也變大，因此發(fā)電機的輸出功率變大，故D選項錯誤。 5．如圖所示為一理想變壓器通過二極管給某種型號的電池充電的簡單原理圖，現(xiàn)在變壓器的原線圈接入有效電壓為220 V的正弦交變電流，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為110∶1，交流電流表的示數(shù)為 A，電池的內(nèi)阻為2 Ω，二極管具有單向?qū)щ娦?，下列說法正確的是(　　) A．電池的充電電壓為2 V B．理想變壓器的輸入功率為 W C．充電時，電池的熱功率為 W D．充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為W 解析：選D　由＝得變壓器的輸出電壓U2＝2 V，經(jīng)過二極管后，正弦交變電流變成半波交變電流，根據(jù)有效值的定義得＝T，解得電池的充電電壓U＝ V，選項A錯誤；理想變壓器的輸出功率P2＝UI2＝ W，變壓器的輸入功率等于輸出功率，故變壓器的輸入功率為 W，選項B錯誤；充電時，電池的熱功率P＝I22r＝22 W＝ W，選項C錯誤；充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為 W－ W＝W，選項D正確。