专题08+恒定电流和交变电流（热点难点突破）-2019年高考物理考纲解读与热点难点突破

专题08+恒定电流和交变电流（热点难点突破）-2019年高考物理考纲解读与热点难点突破

‎1．如图所示，水平铜盘半径为r，置于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过导线与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1，变压器的副线圈与电阻为R的负载相连，则(　　)‎ A．负载R两端的电压为 B．原线圈中的电流强度为通过R电流的 C．变压器的副线圈磁通量为0‎ D．通过负载R的电流强度为0‎ ‎【答案】D ‎2．在如图所示的电路中，E为电源，电源内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，○V 为理想电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片向上移动，则(　　)‎ A．电压表的示数变大 B．小灯泡消耗的功率变小 C．通过R2的电流变小 D．电源的内耗电压变大 ‎【答案】B ‎【解析】将滑动变阻器的滑片向上移动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流减小，故R1两端的电压减小，并联部分电压增大，通过R2的电流变大，A、C错误；由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流一定减小，故由P＝I2R可知，小灯泡消耗的功率变小，B正确；因电路中电流减小，故电源的内耗电压减小，D错误． ‎ ‎7．如图所示的变压器，按如图甲所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作，现将电源换成如图乙所示的交流电，则(　　)‎ A．由于乙交变电流的周期短，因此灯泡比第一次亮 B．由于乙的频率比甲的大，因此电容器有可能被击穿 C．无论接甲电源，还是接乙电源，若滑动触头P向上移动，灯泡都变暗 D．若将原线圈n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变大 ‎【答案】C ‎8．‎ 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为21，a、b端接入一正弦式交流电源．L1、L2为两只规格均为“22 V，6 W”的灯泡，两电表为理想交流电表．当滑动变阻器的滑片P处于中间位置时，两灯泡恰好都正常发光．下列说法正确的是(　　)‎ A．电流表示数为‎0.27 A B．电压表示数为44 V C．滑片P向下移动时，灯泡L2将变暗 D．滑片P向上移动时，灯泡L1将变暗 ‎【答案】B ‎【解析】由于原、副线圈匝数比为2 ：1，则原、副线圈电流比为1：2，因两灯泡正常发光，所以原线圈电流为 A，则副线圈电流为 A＝‎0.55 A，A错．原、副线圈两端电压比为2：1，副线圈两端电压为22 V，所以原有线圈两端电压为44 V，B对．滑片P向下移动时，副线圈电路的电阻变小，电流变大，则原线圈电路中电流也变大，即通过灯泡L2的电流变大，灯泡L2可能变亮或烧毁，C错．滑片P向上移动时，通过灯泡L2的电流变小，原线圈两端电压变大，则副线圈两端电压也变大，灯泡L1可能变亮或烧毁，D错． ‎ ‎12．如图13所示为远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。闭合开关S后(　　)‎ 图13‎ A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电流减小 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上交流电的频率减小 ‎【答案】C ‎13．如图14所示的理想变压器中原、副线圈的匝数比为5∶1，其中R1＝100 Ω、R2＝4 Ω分别代表输电线的电阻。在副线圈上接有两盏“8 V、4 W”的灯泡，若在a、b端输入e＝60sin 100πt(V)的交流电，当开关S断开时，灯泡L1正常发光，则(　　)‎ 图14‎ A．开关闭合后，灯泡L1会变亮 B．开关闭合后，a、b端输入功率变小 C．开关闭合前，R1、R2消耗的功率相等 D．开关闭合前，电源的输出功率为5 W ‎【答案】C ‎【解析】开关闭合后，副线圈电路中总电阻变小，副线圈中的电流I2变大，根据n1I1＝n2I2可知，原线圈中的电流I1也变大，所以R1、R2上的电压都变大，灯泡L1上的电压变小，亮度变暗，选项A错误；原线圈中的电流I1变大，a、b端输入功率变大，选项B错误；开关闭合前，通过灯泡的电流I2＝＝0.5 A，R2上消耗的功率为P2＝IR2＝1 W，根据n1I1＝n2I2求得I1＝0.1 A，R1上消耗的功率为P1＝IR1＝1 W，选项C正确；开关闭合前，电源的输出功率为P总＝1 W＋1 W＋4 W＝6 W，选项D错误。‎ ‎14．如图15所示为一理想变压器通过二极管给某种型号的电池充电的简单原理图，现在变压器的原线圈接入有效电压为220 V的正弦交变电流，变压器原、副线圈的匝数比为110∶1，交流电流表的示数为 A，电池的内阻为2 Ω，二极管具有单向导电性，下列说法正确的是(　　)‎ 图15‎ A．电池的充电电压为2 V B．理想变压器的输入功率为 W C．充电时，电池的热功率为 W D．充电时，电能转化为化学能的功率为(－) W ‎【答案】D ‎15.在如图6所示的电路中，E为电源，电源内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，为理想电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片向上移动，则(　　)‎ 图6‎ A．电压表的示数变大 B．小灯泡消耗的功率变小 C．通过R2的电流变小 D．电源的内耗电压变大 ‎【答案】B ‎16.如图7所示，电路中灯泡L1和L2均正常发光，由于电路某处发生断路故障，发现灯泡L1变暗，而灯泡L2变亮了。则下列判断正确的是(　　)‎ 图7‎ A．R1断路 B．R2断路 C．S断开 D．发生故障后电容器C的带电荷量减少 ‎【答案】B ‎【解析】因为是断路(相当于该处电阻增至无穷大)，电路中电阻增大。此时电路中电流减小，路端电压增大。L1亮度比原来暗，说明L1中电流减小，根据“串反并同”规律，断路处必定与L1串联或间接串联。L2比原来亮，说明L2中电流增大，根据“串反并同”规律，断路处必定与L2并联或间接并联。分析题图可知，R2出现了断路故障，S断开不影响L1、L2。发生故障后，路端电压增大，即C两端电压增大，所以电容器带电荷量增加。 ‎ ‎19．如图所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等．将滑动变阻器R4的滑片向b端移动，则(　　)‎ A．R3上消耗的功率增大 B．电流表读数减小，电压表读数增大 C．电源的输出功率增大 D．质点P将向下运动 ‎【答案】CD ‎20．如图(甲)所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2＝2：1，电压表和电流表均为理想电表，二极管为理想二极管，灯泡电阻R＝55 Ω，原线圈两端加如图(乙)所示的电压，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流表的读数为 A B．电压表的读数为110 V C．灯泡L的功率为110 W D．副线圈两端电压为110 V ‎【答案】AC ‎21．如图所示，有一矩形线圈的面积为S，匝数为N，电阻不计，绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动，从图示位置开始计时，矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线圈接有固定电阻R0和滑动变阻器R，下列判断正确的是(　　)‎ A．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt B．矩形线圈从图示位置经过时间内，通过电流表A1的电荷量为0‎ C．当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表A1和A2示数都变小 D．当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1示数不变，V2和V3的示数都变小 ‎【答案】AC ‎【解析】初始位置是与中性面垂直的平面，则矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBSωcosωt，选项A正确；是四分之一个周期，由Q＝可得，通过电流表A1的电荷量不为零，选项B错误；当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器的阻值变大，电路总电阻变大，电流表A2示数变小，结合＝可得，电流表A1示数也变小，选项C正确；当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表V1示数不变，结合＝，V2示数也不变，电压表V3示数变大，选项D错误．‎ ‎22．如图所示，MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨，导轨的右端接理想变压器的原线圈，变压器的副线圈与电阻R＝20 Ω组成闭合回路，变压器的原副线圈匝数之比n1：n2＝1：10，导轨宽L＝‎5 m．质量m＝‎2 kg、电阻不计的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上，在水平外力F作用下，从t＝0时刻开始在图示的两虚线范围内往复运动，其速度随时间变化的规律是v＝2sin20πt(m/s)．垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B＝4 T．导轨、导线和线圈电阻均不计．求：‎ ‎(1)ab棒中产生的电动势的表达式；ab棒中产生的是什么电流？‎ ‎(2)电阻R上的电热功率P.‎ ‎(3)从t＝0到t1＝0.025 s的时间内，通过外力F所做的功．‎ ‎【答案】(1)见解析 ‎(2)4×103 W　(3)104 J ‎(3)由以上分析可知，该正弦交流电的周期T＝＝0.1 s．从t＝0到t1＝0.025 s，经历了四分之一个周期．设在这段时间内电阻R上产生的热量为Q，则Q＝·＝100 J 在t1＝0.025 s时刻，ab棒的速度为v，则 则v＝2sin20πt1＝‎2 m/s 由能量守恒定律可得这段时间内外力F做的功 W＝Q＋mv2＝104 J ‎23．如图11甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动，线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0～t1时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。求：‎ 图11‎ ‎(1)0～t1时间内通过电阻R的电流大小；‎ ‎(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；‎ ‎(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。‎ ‎【答案】(1)　(2)πRω()2　(3) ‎【解析】在0～t1时间内，金属线框中的感应电动势为 E1＝n＝ ‎ 故ab棒中产生的是正弦交变电流．‎ ‎(3)由以上分析可知，该正弦交流电的周期T＝＝0.1 s．从t＝0到t1＝0.025 s，经历了四分之一个周期．设在这段时间内电阻R上产生的热量为Q，则Q＝·＝100 J 在t1＝0.025 s时刻，ab棒的速度为v，则 则v＝2sin20πt1＝‎2 m/s 由能量守恒定律可得这段时间内外力F做的功 W＝Q＋mv2＝104 J