2012高考物理模拟试题汇编与解析专题十直流和交流电路227

2012高考物理模拟试题汇编与解析专题十直流和交流电路227

2012年全国各地百套模拟试题精选分类解析专题十直流和交流电路1．【2012•湖北模拟】据报道，“神舟”八号飞船今年6月至8月择时发射。它是一个无人目标飞行器，为中国的空间站作对接准备，也是中国神舟系列飞船进入批量生产的代表。“神舟”飞船上的太阳能电池是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达24%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是（）A．0.24JB．0.25JC．0.26JD．0.28J【答案】B【解析】根据W=UIt可得，每秒太阳能电池产生的能量为W=0.6×0.1×1J=0.06J，设太阳每秒照射的能量为Q，则由能量守恒定律得Q×24%=W，所以Q=0.25J，故选项B正确2．【2012•北京市朝阳区期末】一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号，另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3h，待机时间100h”，则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为(　　)A．1.8W,5.4×10－2WB．3.6W,0.108WC．0.6W,1.8×10－2WD．6.48×103W,1.94×102W【答案】C【解析】由图可知手机电池的电动势为E＝3.6V，通话时电流I1＝＝500/3mA，通话时功率P＝EI1＝0.6W；待机时电流I2＝＝5mA，所以待机功率P′＝EI2＝1.8×10－2W，正确答案为C.3．【2012•河北省五校联盟模拟】一辆电动观光车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，电动车受到的阻力是车重的k倍，忽略电动观光车内部的摩擦，则：（）A．电动机的内阻为R= B．电动机的内阻为R=C．如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变大D．如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变小【答案】BC【解析】根据能的转化与守恒定律,,所以电动机的内阻为R=,选项B正确;当电动机突然被卡住而停止转动时,变成了纯电阻电路,回路的电流变大,故电源消耗的功率将变大,所以选项C正确.4．【2012•福建期末】某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串联，通电后其电流I随所加电压U变化的图线如右图所示，M为两元件的伏安曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中正确的是（）A．图中图线a是小灯泡的伏安曲线，图线b是热敏电阻的伏安曲线B．图中图线b是小灯泡的伏安曲线，图线a是热敏电阻的伏安曲线C．图线中的M点，表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D．图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等【答案】BD【解析】小灯泡的灯丝是一个纯电阻，其灯丝温度会随着通电电流而增大，阻值也随着增大，所以图中b是小灯泡的伏安曲线；同理可知，热敏电阻的的温度随着通电电流增大，其阻值会逐渐减小，图线a是热敏电阻的伏安曲线，选项B正确；两图线的交点M，表示此状态两元件不仅电流相同，电压也相同，所以此时两者阻值相同，功率也相同，选项C错误D正确。5．【2012•浙江模拟】如图所示的火警报警装置，为热敏电阻，温度升高急剧减小，当电铃电压达到一定数值时，电铃会响，则下列说法正确的是（）A.若报警器的电池老化。（内阻变大）电动势不变，不会影响报警器的安全性能。B.若试验时发现当有火点时装置不响，应把的滑片P向下移C.若试验时发现当有火点时装置不响，应把的滑片P向上移D.增大电源的电动势，会使报警的临界温度升高【答案】C【解析】设电铃工作电压为u,当I=U时报警;串联电路中电压比等于电阻比,可知C正 确.6．【2012•安徽联考】某同学做电学实验(电源内阻r不能忽略)，通过改变滑动变阻器电阻大小，观察到电压表和电流表的读数同时变大，则他所连接的电路可能是下图中的(　　)【答案】C【解析】A、B、D图中电路的电压表读数变大，表示电源(或等效电源)的路端电压变大，则内电压变小，电流表的读数一定减小，与题目已知条件相矛盾，可排除．C图中电压表示数为定值电阻两端的电压，由欧姆定律可以判断电流、电压可以同时增大，选项C正确．.7．【2012•武汉联考】如图所示电路中，开关闭合稳定后，某时刻理想电压表和电流表的读数都突然增大，造成这一现象的原因是电阻元件发生短路或断路故障,则可能出现了下列哪种故障（）R1R2R3AVεrA．断路B．短路C．断路D．短路【答案】D【解析】若短路，回路的总电阻减小，由闭合电路欧定律得干路的总电流增大，所以电源的外由电压减小，通过的电流减小；因，所以通过电流表支路的电流增大，故电压表和电流表的读数都突然增大，所以选项D正确．8.【2012•湖北黄冈模拟】如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，则（）A．电压表读数减小B．电流表读数减小C．质点P将向上运动 D．R3上消耗的功率逐渐增大【答案】A【解析】当滑动变阻器的滑片向端移动时，接入电路部分的电阻减小，外电路总电阻减小，电源输出电流增大，平行金属板两极电压减小，带电质点P所受电场力减小，质点P将向下运动，选项C错误；两端电压减小，中的电流减小，电流表读数增大，选项B错误；上消耗的功率逐渐减小，选项D错误.由于中电流增大，两端电压增大，电压表读数减小，所以选项A正确.9．【2012•云南联考】如图所示，电源内阻不可忽略，R1为半导体热敏电阻，R2为锰铜合金制成的可变电阻。当发现灯泡L的亮度逐渐变暗时，可能的原因是A．R1的温度逐渐降低B．R1的温度逐渐升高C．R2的阻值逐渐增大D．R2的阻值逐渐减小【答案】AD【解析】当发现灯泡L的亮度逐渐变暗时，可能的原因是灯泡中电流逐渐减小，R1的阻值逐渐增大，R1的温度逐渐降低，选项A正确BC错误；由于电源内阻不可忽略，当R2的阻值逐渐减小，电源输出电流增大，电源路端电压减小，导致灯泡L的亮度逐渐变暗，选项D正确。10．【2012•四川期末】如图所示，当滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，下列说法不正确的是(　　)A．电阻R3消耗的功率变大B．电容器C上的电荷量变大C．灯L变暗D．R1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值【答案】A【解析】滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，R2的阻值变小，电路中的总电流变大，路端电压变小，通过R3的电流变小，故R3消耗的功率变小，A错误；流过R1的电流变大，则R1两端的电压变大，即电容器两端的电压也变大，故电容器上电荷量变大，B正确；而灯L两端的电压变小，故灯L变暗，C正确；由于路端电压变小，故R1两端的电压变化量的绝对值小于R2两端的电压变化量的绝对值，D正确． 11．【2012•北京市海淀期末】如图所示电路中，电源内阻不能忽略，两个电压表均为理想电表．当滑动变阻器R2的滑动触头P移动时，关于两个电压表V1与V2的示数，下列判断正确的是(　　)切A．P向a移动，V1示数增大、V2的示数也增大B．P向b移动，V1示数增大、V2的示数减小C．P向a移动，V1示数改变量的绝对值小于V2示数改变量的绝对值D．P向b移动，V1示数改变量的绝对值大于V2示数改变量的绝对值【答案】C【解析】当P向a移动时，R2阻值减小，总电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，因R1的阻值不变，所以R1两端的电压U1＝IR1增大，R2两端的电压U2减小，因为路端电压减小，所以R2的电压减小量大于R1的电压增大量；同理可分析，当P向b移动时，U1减小，U2增大，R2的电压增大量大于R1的电压减小量，故选项C正确12．【2012•重庆联考】在如图甲所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化．图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况．以下说法错误的是(　　)A．图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况B．图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况C．此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI的比值变大D．此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表示数变化量ΔI的比值不变【答案】C【解析】电压表V2测量定值电阻R1的电压，其U－I图象是过原点的直线，B正确；V1示数的变化量和电流表示数的变化量的比值为＝r是电源内阻，C错误；V3示数的变化量和电流表示数的变化量的比值为＝r＋R1是确定值，D正确；根据图中a、b图线的斜率可判断，a图线的斜率大，其斜率大小为r＋R1，b图线的斜率为电源内阻r，即a图线是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况，A正确． 13.【2012•江苏模拟】某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验，实验电路如图6甲所示，其中P为电流传感器，V为电阻很大的电压表。实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷开关S2掷向a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电，当电路达到稳定后记录理想电压表的示数。再迅速将开关S2掷向b，使电容器放电。电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图象如图6乙所示。然后改变滑动变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图象和电压表的示数。对于这个实验过程和由图象及数据所得出的结果，下列说法中正确的是（）A．流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同B．图6乙中的第①段（充电阶段）电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量C．电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图象应为一条过原点的倾斜直线D．电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置无关【答案】BC【解析】因,由微元法再求和可知,图6乙中的第①段（充电阶段）电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量,所以选项B正确;根据显然电荷与电压成正比,所以选项C正确.14．【2012•广东潮州期末】某交流电源的电动势与时间呈正弦函数关系如图所示，此电源与一个R=10Ω的电阻构成20012t/s×10-2se/V-20闭合电路，不计其他电阻，下列说法正确的是A．交变电流的周期为0.02sB．交变电流的频率为0.5HzC．交变电流的有效值为2AD．交变电流的有效值为2A【答案】AD【解析】交变电流的周期为0.02s，周期为50Hz，选项A正确，选项B错误。交变电流的 最大值为2A，有效值为2A，选项C错误，选项D正确。15．【2012•湖南模拟】图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内(　　)A．电流表A1的示数比A2的小B．电流表A2的示数比A3的小C．电流表A1和A2的示数相同D．电流表的示数都不为零【答案】C【解析】理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀变化，据法拉第电磁感应定律E＝n＝n·S知副线圈中产生恒定电流，线圈对直流电无阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表A1、A2的示数相同，A3的示数为0，C选项符合题意．uRLCⅠⅡⅢ123u/V0-36t/10-2s乙36甲16．【2012•浙江联考】如图甲所示，一个理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2　=　6：1，副线圈两端接三条支路.，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈、C为电容器、R为定值电阻。当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的峰值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是（）A．副线圈两端的电压有效值均为6VB．副线圈两端的电压有效值均为216VC．灯泡Ⅰ变亮，灯泡Ⅱ变亮D．灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅲ变亮【答案】AD【解析】由图可知原线原线圈两端的有效值为36V,根据＝得副线圈两端的电压有效值均为6V,所以选项A对;电阻对交流无影响,灯泡Ⅰ亮度不变;电感阻交流,电容通交流,所以灯泡Ⅱ变暗，灯泡Ⅲ变亮,选项D正确.17．【2012•辽宁丹东市四校协作摸底测试】如图所示，两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，匝数比为n1∶n2=3∶1，则图（a）中L1的功率和图（b）中L1 的功率分别为()A．P、PB．9P、4P/9C．4P/9、9PD．4P/9、9P【答案】B解析：由题意可知，两种情况下变压器输入功率为均为2P。设灯泡L2、L3的电压为U,电流为I，电阻为R，则有，P=U2/R。两种情况下变压器的输入电压为3U，变压器输入电流为2I/3。图（a）中L1的功率为Pa==9P；图（b）中L1的功率为Pb=R=4P/9；选项B正确。18．【2012•河北期末】如图正方形线框abcd长为L,，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，c、d两点与外电路相连、外电路电阻也为r。则下列说法中正确的是（）A．S断开时，电压表读数为BωL2B．S断开时，电压表读数为C．S闭合时，电流表读数为BωL2.D．S闭合时，线框从图示位置转过π/2过程中流过电流表的电量为BL2/7r【答案】BD【解析】正方形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度ω转动，产生的感应电动势最大值为BωL2，电源电动势为E=BωL2.S断开时，内电路电流I=E/4r=BωL2.，电压表读数等于cd两点之间电压为U=Ir=BωL2.，选项B正确A错误。S闭合时，电路总电阻为3r+r/2=7r/2，ab中电流为I=2E/7r=BωL2.，电流表读数为I/2=BωL2.，选项C错误；S闭合时，线框从图示位置转过π/2过程中，磁通量变化△Ф=BL2，时间△t=π/2ω，产生感应电动势的平均值为△Ф/△t=2ωBL2/π，电流平均值为4ωBL2/7rπ，流过电流表的电流平均值为I=2ωBL2/7rπ，电量为q=I△t==BL2/7r，选项D正确。19．【2012•江苏常州水平监测】有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1 和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有().A．U2不变，U3变小B.U2减小，U4变大C．P1变小，P2变小D．P2变大，P3变大【答案】AD【解析】因U1和两线圈的匝数不变,根据＝得U2不变,B.，,，因P变大，I变大，所以U损变大，所以降压变压器初级电压U3变小,故选项A正确;用户消耗的电功率变大时,则P3变大,而I变大,线路消耗的电功率变大,则能量守恒得P2变大,所以选项D正确20．【2012•广东期末】如图所示电路，已知R3＝4Ω，闭合电键，安培表读数为0.75A，伏特表读数为2V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，使安培表读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2V，问：(1)哪个电阻发生断路故障？(2)R1的阻值是多少？(3)能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．【答案】(1)R2　(2)4Ω　(3)4V　不能求出内阻　理由见解析【解析】(1)伏特表和安培表有示数且增大，说明外电阻增大，故只能是R2被烧断路了．(2)R1＝＝Ω＝4Ω.(3)UR3＝I1R1－UR2＝0.75×4V－2V＝1V I3＝＝＝0.25AE＝3.2V＋0.8A×(R4＋r)E＝3V＋(0.25A＋0.75A)(R4＋r)R4＋r＝1ΩE＝4V故只能求出电源电动势E而不能求出内阻r.21．（【2012•北京市海淀区期末】如图13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13乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0~t1的时间内，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：（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(3)【解析】（1）0~t1时间内，线框中的感应电动势E=n根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I=…（2）线框产生感应电动势的最大值Em=nB1L1L2ω感应电动势的有效值E=nB1L1L2ω 通过电阻R的电流的有效值I=线框转动一周所需的时间t=…此过程中，电阻R产生的热量Q=I2Rt=πRω（3）线框从图甲所示位置转过90°的过程中，平均感应电动势平均感应电流…通过电阻R的电荷量q=22．【2012•山东模拟】在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm。电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m=2.0×10-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2。求：（1）A、B两金属板间的电压的大小U；（2）滑动变阻器消耗的电功率P滑；（3）电源的效率η。【答案】(1)U=200V定(2)20W(3)99.5%【解析】（1）小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动，设A、B两极板间电压为U，根据动能定理有-qU-mgd=0-mv02解得U=200V…（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R滑，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流I=…根据部分电路欧姆定律可知U=IR滑解得R滑=2.0×103Ω… 滑动变阻器消耗的电功率=20W…3）电源的效率23．【2012•江苏质检】某小型实验水电站输出功率是20kW，输电线总电阻是6Ω.(1)若采用380V输电，求输电线路损耗的功率．(2)若改用5000V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，求用户得到的电压．【答案】(1)16.62kW　(2)226.18V【解析】(1)输电线上的电流为I＝＝A≈52.63A输电线路损耗的功率为P损＝I2R＝52.632×6W≈16620W＝16.62kW.(2)改用高压输电后，输电线上的电流为I′＝＝A＝4A用户端在变压器降压前获得的电压为U1＝U－I′R＝(5000－4×6)V＝4976V根据＝，用户得到的电压为U2＝U1＝×4976V＝226.18V.