高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時集訓(xùn)9 直流電路與交流電路-人教版高三物理試題

專題限時集訓(xùn)(九)　直流電路與交流電路 (建議用時：40分鐘) 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個選項中，第1～5題只有一項符合題目要求，第6～8題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．) 1．(2016·江蘇高考T4)一自耦變壓器如圖20所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b間作為原線圈．通過滑動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，c、d間的輸出電壓為U2，在將滑動觸頭從M點順時針轉(zhuǎn)到N點的過程中(　　) 圖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 C　[由＝，n1>n2知U2<U1；滑動觸頭從M點順時針旋轉(zhuǎn)至N點過程，n2減小，則U2降低，C項正確．] 2．(2016·江西萍鄉(xiāng)二模)如圖21所示為汽車的點火裝置，此裝置的核心是一個變壓器，該變壓器的原線圈通過開關(guān)連接到12 V的蓄電池上，副線圈連接到火花塞的兩端，開關(guān)由機械控制，當(dāng)開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_時，副線圈中產(chǎn)生10 000 V以上的電壓，火花塞中產(chǎn)生火花．下列說法中正確的是(　　) 圖21 A．變壓器的原線圈要用粗導(dǎo)線繞制，而副線圈可以用細(xì)導(dǎo)線繞制 B．若該點火裝置的開關(guān)始終閉合，火花塞的兩端會持續(xù)產(chǎn)生高壓 C．變壓器原線圈輸入的12 V電壓必須是交流電，否則就不能在副線圈中產(chǎn)生高壓 D．該點火裝置中變壓器的副線圈匝數(shù)必須小于原線圈的匝數(shù) A　[汽車的點火裝置是利用變壓器原理工作的，當(dāng)開關(guān)始終閉合時，通過原線圈的電流恒定，原線圈中產(chǎn)生的磁場恒定，則在副線圈上不會產(chǎn)生電壓，所以B錯誤；由題可知原線圈處接12 V的直流電源，當(dāng)斷開開關(guān)瞬間原線圈中電流迅速變化，會產(chǎn)生變化的磁場，則在副線圈中可能產(chǎn)生高壓，所以C錯誤；由＝可知，要在副線圈中產(chǎn)生高壓，則原線圈匝數(shù)必須小于副線圈的匝數(shù)，所以D錯誤．故選A.] 3.如圖22所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù)，其它條件不變，則(　　) 圖22 A．小燈泡變亮 B．小燈泡變暗 C．原、副線圈兩端電壓的比值不變 D．通過原、副線圈電流的比值不變 B　[原、副線圈減去相同的匝數(shù)n后，有＝，可以得出，－＝<0，則說明的比值變大，由＝＝知，選項C、D錯誤；由＝和＝知，U2′<U2，再由P＝知，燈泡變暗，選項A錯誤，B正確．] 4．(2016·黑龍江哈爾濱一模)在如圖23所示電路中，閉合開關(guān)S，理想電流表和理想電壓表的示數(shù)分別用I和U表示，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P向左滑動時，兩表的示數(shù)都發(fā)生變化．電源的電動勢和內(nèi)電阻始終不變，則下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：25702044】 圖23 A．I變大，U變小 B.變小 C．R1的功率一定變大 D．電源的總功率一定減小 D　[根據(jù)電路圖可知，R1、R2、電流表串聯(lián)后接在電源兩端，電壓表并聯(lián)在R2兩端．當(dāng)滑動觸頭P向左滑動時，R2連入電路的阻值變大，由閉合電路歐姆定律可判斷，I變小，U變大，則變大，A、B錯誤；由PR1＝I2R1，知R1的功率PR1變小，C錯誤；電源的總功率P總＝，因R總變大，則P總是變小的，D正確．] 5．如圖24甲所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，a、b端輸入如圖乙所示的電壓，副線圈電路中電阻R＝5 Ω，電路中的電表為理想電表，則(　　) 圖24 A．電壓表V1的示數(shù)為50 V B．電流表的示數(shù)為1.0 A C．電壓表V2的示數(shù)為10 V D．電阻R消耗的電功率為10 W B　[由題圖乙可知原線圈兩端電壓的有效值為U＝ ＝100 V(在一個周期內(nèi)，前半個周期的有效值為U1＝100 V，后半個周期的有效值為U2＝100 V)，所以電壓表V1的示數(shù)為100 V，A錯；因變壓器對恒定電流不起作用，且原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，所以副線圈兩端電壓的有效值為U′＝ ＝5 V，C錯；副線圈中的電流I＝＝1 A，B對；電阻R消耗的電功率P＝I2R＝5 W，D錯．] 6. (2012·江蘇高考T7)某同學(xué)設(shè)計的家庭電路保護(hù)裝置如圖25所示，鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成．當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的有(　　) 圖25 A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起 ABD　[由于零線、火線中電流方向相反，產(chǎn)生磁場方向相反，所以家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零，選項A正確；家庭電路短路和用電器增多時均不會引起L2的磁通量的變化，選項B正確，C錯誤；地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，線圈L1中磁場變化引起L2中磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，吸起K，切斷家庭電路，選項D正確．] 7．(2016·山東濰坊二模)如圖26甲是小型交流發(fā)電機的示意圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向的勻強磁場，為交流電流表．線圈繞垂直于磁場的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，產(chǎn)生的交變電流隨時間變化的圖象如圖乙所示．以下判斷正確的是(　　) 圖26 A．電流表的示數(shù)為10 A B．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為50π rad/s C．0.01 s時線圈平面與磁場方向平行 D．0.02 s時電阻R中電流的方向自右向左 AC　[由題圖乙知Im＝10 A，I＝＝10 A，A正確．T＝2×10－2 s，ω＝＝100π rad/s，B錯誤．t＝0.01 s時，i＝Im，此時線圈平面與磁場方向平行，C正確．由右手定則判定0.02 s時電阻R中電流方向自左向右，D錯誤．] 8．(2016·武漢二調(diào))如圖27為發(fā)電廠向遠(yuǎn)處用戶的輸電電路示意圖，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變．若輸送功率增大，下列說法中正確的有(　　) 圖27 A．升壓變壓器的輸出電壓增大 B．降壓變壓器的輸出電壓增大 C．輸電線上損耗的功率增大 D．輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大 CD　[已知發(fā)電廠的輸出電壓不變，升壓變壓器的原、副線圈匝數(shù)比不變，則由＝知，升壓變壓器的輸出電壓U2不變，A錯．若輸送功率增大，輸電電壓U2不變，則由P＝U2I2知，輸電線上電流I2增大，又輸電線的電阻不變，由U損＝I2R知輸電線上損失電壓增大，則降壓變壓器輸出電壓減小，B錯．因輸電電流增大，則由P＝IR知，輸電線上損耗的功率變大，C對．輸電線上損耗功率占總功率的比例(＝)增大，D對．] 二、計算題(共2小題，32分) 9．(12分)一臺小型發(fā)電機的最大輸出功率為100 kW，輸出電壓恒為500 V，現(xiàn)用電阻率為1.8×10－8 Ω·m，橫截面積為10－5 m2的輸電線向4×103 m遠(yuǎn)處的用戶輸電，要使發(fā)電機滿負(fù)荷運行時，輸電線上的損失功率不超過發(fā)電機總功率的4%，求： 【導(dǎo)學(xué)號：25702045】 (1)所用的理想升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？ (2)如果用戶用電器的額定電壓為220 V，那么所用的理想降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比是多少？ 【解析】　(1)輸電要用兩根導(dǎo)線，則輸電線的電阻為 r＝ρ＝1.8×10－8× Ω＝14.4 Ω 由題意知P損＝P×4%＝()2r 105×0.04＝()2×14.4 U2＝6 000 V 升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比 ＝＝＝. (2)I2＝＝ A＝ A U損＝I2·r＝×14.4 V＝240 V 而U3＝U2－U損 ＝6 000 V－240 V＝5 760 V ＝＝＝ 降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為288∶11. 【答案】　(1)1∶12　(2)288∶11 10．(20分)(2016·河南陽信一模)如圖28甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動．線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連．線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為已知．在0～t1時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅(qū)動下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．求： 圖28 (1)0～t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大?。? (2)線框勻速轉(zhuǎn)動后，在轉(zhuǎn)動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量； (3)線框勻速轉(zhuǎn)動后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量． 【解析】　(1)在0～t1時間內(nèi)，金屬線框中的感應(yīng)電動勢為E1＝n＝ 根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過電阻R的電流 I1＝＝. (2)線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Em＝nB1L1L2ω 感應(yīng)電動勢的有效值E＝nB1L1L2ω 通過電阻R的電流的有效值I＝ 線框轉(zhuǎn)動一周所需的時間t＝ 此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量 Q＝I2Rt＝πRω()2. (3)線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中 平均感應(yīng)電動勢＝n＝ 平均感應(yīng)電流＝＝ 通過電阻R的電荷量q＝Δt＝. 【答案】　見解析