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1、2022屆高考物理二輪復習 專題四 電磁感應與電路 考點1 恒定電流與交變電流限時集訓
選擇題(1~6題每小題6分,7~14題每小題8分)
1.(2018·貴陽月考)阻值相等的三個電阻R、電容器C及電池E(內(nèi)阻不計)連接成如圖4-1-16所示電路。保持S1閉合,開關S2斷開,電流穩(wěn)定時,C所帶的電荷量為Q1;閉合開關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4-1-16
A. B. C. D.
解析 開關S2斷開時的等效電路如圖甲所示,電路穩(wěn)定時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S2閉合后的等效電
2、路如圖乙所示,電路穩(wěn)定時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4-1-17為模擬遠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,模擬輸電導線的電阻r=3 Ω,T2的負載是規(guī)格為“15 V 45 W”的燈泡L。當T1的輸入電壓為16 V時L正常發(fā)光,兩個變壓器可視為理想變壓器,則k的值為
圖4-1-17
A. B.3
C.4
3、 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·長沙一模)如圖4-1-18所示,一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為3∶1,原線圈兩端接入一正弦交流電源,副線圈電路中R為負載電阻,交流電壓表和交流電流表都是理想電表。下列結(jié)論正確的是
圖4-1-18
A.若電壓表讀數(shù)為36 V,則輸入電壓的峰值為10
4、8 V
B.若輸入電壓不變,副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍,則電流表的讀數(shù)增加到原來的4倍
C.若輸入電壓不變,負載電阻的阻值增加到原來的2倍,則輸入功率也增加到原來的2倍
D.若只將輸入電壓增加到原來的3倍,則輸出功率增加到原來的9倍
解析 若電壓表讀數(shù)為36 V,則輸入電壓的有效值為108 V,峰值為108 V,A錯誤;若輸入電壓不變,副線圈匝數(shù)增加到原來的2倍,則輸出電壓也增加到原來的2倍,電流表示數(shù)應增加到原來的2倍,B錯誤;若輸入電壓不變,負載電阻的阻值增加到原來的2倍,則輸出電流減小到原來的一半,輸入功率(等于輸出功率)減小到原來的一半,C錯誤;若只將輸入電壓增加到原來的3倍,
5、輸出電壓也增加到原來的3倍,則由P=可知輸出功率增加到原來的9倍,D正確。
答案 D
4.(多選)如圖4-1-19所示是一交變電流的i-t圖象,則對于該交變電流,下列說法正確的是
圖4-1-19
A.該交變電流的周期為0.02 s
B.該交變電流的最大值為4 A
C.該交變電流的有效值為2A
D.該交變電流通過10 Ω的電阻時熱功率為60 W
解析 由交變電流的i-t圖象可知,最大值為Im=4 A,周期為T=0.03 s,選項A錯誤、B正確。設該交變電流的有效值為I,由有效值的定義得2R+IR=I2RT,代入數(shù)據(jù)解得I=2A,選項C正確。由P=I2R可得該交變電流通過10
6、Ω的電阻時熱功率為80 W,選項D錯誤。
答案 BC
5.如圖4-1-20所示為遠距離輸電示意圖,發(fā)電機的輸出電壓U1和輸電線的電阻r、理想變壓器匝數(shù)均不變,且n1∶n2=2n3∶n4。下列表述正確的是
圖4-1-20
A.若用戶用電器消耗的功率增加,用戶的電壓U4增加
B.不論用戶用電器的功率增加還是減少,恒有U1∶U2=2U3∶U4
C.若用戶用電器的功率增加為原來的兩倍,則輸電線上消耗的功率增加為原來的四倍
D.若用戶用電器消耗的功率增加,則遠距離輸電的效率增加
解析 升壓變壓器原、副線圈的電壓由發(fā)電機輸出電壓和升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比決定,故用戶功率變化,升壓變壓
7、器的輸出電壓不變;同理降壓變壓器輸入、輸出電壓比值與其原、副線圈匝數(shù)比值成正比,故B項正確。降壓變壓器原、副線圈電流比值與其匝數(shù)比值成反比,用戶功率增大,即降壓變壓器輸出電流增大,故降壓變壓器輸入電流增大,因此輸電線上損失電壓Ur增大;又U2=U3+Ur,所以U3減小,由變壓規(guī)律可知,U4減小,A項錯。用戶功率增加為原來的兩倍,則U4減小,故降壓變壓器輸出電流大于原來的兩倍,因此降壓變壓器輸入電流大于原來的兩倍,故輸電線上消耗的功率大于原來的四倍,C項錯。遠距離輸電效率等于用戶得到功率與總功率之比,由C項可知,用戶功率越大,輸電效率越低,D項錯。
答案 B
6.(多選)(2018·昆明質(zhì)檢
8、)如圖4-1-21甲所示的電路中,理想變壓器輸入電壓V隨時間t按正弦規(guī)律變化如圖乙所示。圖甲中L1和L2為兩個相同的小燈泡,小燈泡都標有“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S1和S2都斷開時,小燈泡L1正常發(fā)光。下列說法正確的是
圖4-1-21
A.理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1
B.輸入電壓u隨時間t變化的規(guī)律為μ=48sin 100πt V
C.閉合開關S1、斷開開關S2時,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S2后,電容器C不會被擊穿
解析 由圖乙可知,原線圈輸入電壓為48 V,電
9、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A正確;輸入電壓V隨時間變化的規(guī)律為u= 48sin V=48sin (50πt) V,選項B錯誤;閉合開關S1、斷開開關S2時,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=2×6 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C正確;閉合開關S2后,電容器兩端最大電壓等于12 V,大于擊穿電壓13 V,電容器會被擊穿,選項D錯誤。
答案 AC
7.(2018·新彊第二次適應性
10、檢測)在如圖4-1-22所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,L1和L2為兩個相同的燈泡,每個燈泡的電阻和電源內(nèi)阻的阻值均相同。D為理想二極管,C為電容器,開關S處于斷開狀態(tài)。下列說法中正確的是
圖4-1-22
A.滑動變阻器滑片向右移動,電流表示數(shù)變小
B.滑動變阻器滑片向右移動,電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率變小
C.開關S閉合后,L2亮度變暗
D.開關S閉合后,電流表示數(shù)不變
解析 滑動變阻器與電容串聯(lián),所在支路可視為斷路,所以滑動變阻器滑片滑動,電流表示數(shù)不變,電源輸出電流不變,電源內(nèi)阻發(fā)熱功率不變,選項AB錯誤。開關S閉合后,由于二極管的單向?qū)щ娦?,二極管中無電流,L2亮度不變
11、,電流表示數(shù)不變,選項C錯誤,D正確。
答案 D
8.(2018·長沙一模)如圖4-1-23所示,長為L的兩平行金屬板水平放置,接在直流電路中,圖中R為滑動變阻器,一帶電微粒自兩板左側(cè)中央以某初速度v0平行于金屬板進入兩板間,若將滑動變阻器的滑片P置于最下端b處,帶電微粒將落在下板上距離左端處;若滑片P與b端間電阻為18 Ω,帶電微粒將沿直線運動;若要微粒不打到金屬板上,則滑片P與b端間電阻R的范圍應為
圖4-1-23
A.12 Ω<R<20 Ω B.16 Ω<R<20 Ω
C.12 Ω<R<24 Ω D.16 Ω<R<24 Ω
解析 設兩平行金屬板間
12、距為d,由已知得=gt,=v0t1,當滑片P與b端間電阻為18 Ω時,有=mg。若要微粒剛好不打到金屬板上,應滿足=at,L=v0t2,-mg=ma或mg-=ma,由以上各式可求得U1=U0,U2=U0,由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可求得電阻R1=R0=20 Ω,R2=R0=16 Ω,所求R的范圍為16 Ω<R<20 Ω,正確選項為B。
答案 B
9.(多選)某同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在同一坐標系中,如圖4-1-24中的a、b、c所示。則,下列說法中正確的是
圖4-1-24
A.圖線b表示輸出功率PR隨電流I變化的關系
B.圖
13、中a線最高點對應的功率為最大輸出功率
C.在圖線上A、B、C三點的縱坐標一定滿足關系PA=PB +PC
D.兩個圖線交點M與N的橫坐標之比一定為1∶2,縱坐標之比一定為1∶4
答案 CD
10.(多選)有一種測量人體重的電子秤,如圖4-1-25甲中虛線框內(nèi)所示,它主要由三部分構(gòu)成:踏板、壓力傳感器R(是一個阻值可隨壓力大小變化而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實質(zhì)是理想電流表)。設踏板的質(zhì)量可忽略不計,已知理想電流表的量程為3 A,電源電動勢為12 V,內(nèi)阻為2 Ω。R隨壓力變化的函數(shù)關系如圖乙所示。下列說法正確的是
圖4-1-25
A.該秤能測量的最大體重是1 500 N
14、
B.該秤能測量的最大體重是1 400 N
C.該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.375 A處
D.該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.400 A處
答案 BC
11.某同學利用電流傳感器研究電容器的放電過程,他按如下圖4-1-26甲所示連接電路。先使開關S接1,電容器很快充電完畢。然后將開關擲向2,電容器通過R放電,傳感器將電流信息傳入計算機,屏幕上顯示出電流隨時間變化的I-t曲線如圖4-1-26乙所示。他進一步研究滑動變阻器的阻值變化對曲線的影響,斷開S,先將滑片P向右移動一段距離,再重復以上操作,又得到一條I-t曲線。關于這條曲線
15、,下列判斷正確的是
圖4-1-26
A.曲線與時間坐標軸所圍面積將增大
B.曲線與時間坐標軸所圍面積將減小
C.曲線與縱軸交點的位置將向上移動
D.曲線與縱軸交點的位置將向下移動
解析 I-t曲線與時間軸所圍面積表示電容器放電的電荷量,而電容器所帶電荷量Q=CU=CE不變,故曲線與時間坐標軸所圍面積不變,故AB錯;將滑片P向右移動一段距離,滑動變阻器的阻值R變大,由I=等,可知將開關擲向2時電容器開始放電的電流變小,因此曲線與縱軸交點的位置將向下移動,故C錯、D對。
答案 D
12.(多選)如圖4-1-27所示的正方形線框abcd邊長為L,每個邊的電阻均為r,在磁感應強度為
16、B的勻強磁場中繞cd軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,c、d兩點與外電路相連,外電路電阻也為r。電流表和電壓表內(nèi)阻的影響忽略不計。則下列說法中正確的是
圖4-1-27
A.S斷開時,電壓表讀數(shù)為BωL2
B.S斷開時,電壓表讀數(shù)為BωL2
C.S閉合時,電流表讀數(shù)為BωL2
D.S閉合時,線框從圖示位置轉(zhuǎn)過π/2過程中流過電流表的電量為BL2/7r
解析 在正方形線框abcd中,ab邊相當于電源,其電動勢的有效值E=,當S斷開時,等效電路圖如圖甲所示,電壓表的示數(shù)UV1=·r=BωL2,B正確,A錯誤;當S閉合時,等效電路圖如圖乙所示,流過ab的電流的有效值為I=,因此電流表的示數(shù)為==,
17、故C錯誤;Q=·=,D正確。
答案 BD
13.(多選)在如圖4-1-28所示電路中,R1是定值電阻,R2是滑動變阻器,閉合電鍵S,當R2的滑動觸片P向下滑動時,四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化,電流表、電壓表的示數(shù)分別用I、U1、U2、U3表示,它們示數(shù)變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。則下列分析判斷正確的是
圖4-1-28
A.不變,不變 B.變大,變大
C.變大,不變 D.變大,不變
解析 當R2的滑動觸片P向下滑動時,R2變大,電流表示數(shù)I減小,R1=不變,R2=變大,=R1+R2變大,=R1不變,U2=E-I(r+R1),故=
18、r+R1不變;U3=E-Ir,故=r不變,綜上分析可知,正確選項為A、C、D。
答案 ACD
14.如圖4-1-29甲所示的電路中,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動,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,則下列說法正確的是
圖4-1-29
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.兩圖線交點處電源的輸出功率最大
D.兩圖線交點處電源效率最大
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R0,三者之間滿足關系:U2=IR0,結(jié)合數(shù)學知識可得應為圖線乙,A錯誤;由閉合電路歐姆定律:U=E-Ir,結(jié)合數(shù)學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錯誤;圖線的交點處表示兩電壓表示數(shù)相等,分析電路可知此時滑動變阻器分壓為零,即此時滑動變阻器的電阻R=0,由于R0= Ω=2 Ω>r=1 Ω,故此時負載電阻最小,電源的輸出功率最大,C正確;負載電阻越大,電源的效率越大,交點處負載電阻最小,電源效率最小,D錯誤。
答案 C