2020版高考物理二轮复习专题限时集训10直流电路与交流电路含解析

2020版高考物理二轮复习专题限时集训10直流电路与交流电路含解析

高考化学总复习 专题限时集训(十)‎ ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎[专题通关练]‎ ‎1．(2019·深圳模拟)如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流表的读数一定减小 B．R0的功率一定增大 C．电源的输出功率可能先减小后增大 D．电压表与电流表读数的比值一定先减小后增大 C　[滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，变阻器并联总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律分析可知，电路中总电流I先减小后增大，则电流表的读数先减小后增大，A错误；电流表的读数先减小后增大，故R0的功率P＝I2R0先减小后增大，B错误；路端电压先增大后减小，则电压表的读数先增大后减小，由于电源的内阻与外电阻的关系未知，无法判断电源输出功率如何变化，可能先减小后增大，也可能先增大后减小，C正确；电流表的读数先减小后增大，电压表的读数先增大后减小，电压表与电流表读数的比值一定先增大后减小，D错误。]‎ ‎2．(多选)如图所示，发电机内部线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中，两半边间的过渡区域宽度很小，可忽略不计。线圈的总匝数为N、总电阻为r，每匝线圈的面积为S，线圈所在位置的磁感应强度大小为B。当线圈以角速度ω匀速转动时，额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光，则发电机产生的感应电动势的有效值是(　　)‎ A．NBSω B.NBSω C．U D．‎ AD　[线圈切割磁感线的两边在磁场中是垂直切割磁感线且切割线速度及磁场磁感应强度大小不变，因此，该发电机的感应电动势为恒定值ε＝NBωS - 9 -‎ 高考化学总复习 ‎，因此A正确。根据闭合电路欧姆定律：E＝U＋r＝，因此D正确。]‎ ‎3．(易错题)如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，原线圈接正弦交变电流，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为(　　)‎ A．4IR＋ B. C．4IR D.IR＋ A　[电动机带动质量为m的重物以速度v匀速上升，电动机的输出功率等于克服重力做功的功率，P输出＝mgv，由I1∶I2＝n2∶n1，可知I2＝2I，所以P热＝IR＝4I2R，P2＝P输出＋P热＝mgv＋4I2R，由于是理想变压器，所以P1＝P2＝U1I，U1＝4IR＋，因此选项A正确。]‎ 易错点评：解决本题时容易混淆纯电阻电路和非纯电阻电路，在非纯电阻电路中，电动机的功率应为P入＝P出＋P热。‎ ‎4．(多选)(2019·河南适应性练习)黑光灯是灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”。图是高压电网的工作电路，其输入电压为有效值是220 V的正弦交流电，经变压器输出给电网使用。已知空气的击穿电场的电场强度为3 000 V/cm，要使害虫瞬间被击毙至少要1 000 V的电压。为了能瞬间击毙害虫而又防止空气被击穿而造成短路，则(　　)‎ A．变压器原、副线圈的匝数之比的最小值为 B．变压器原、副线圈的匝数之比的最大值为 C．电网相邻两极间距离须大于 cm D．电网相邻两极间距离的最大值为3 cm - 9 -‎ 高考化学总复习 BC　[根据理想变压器的原理：＝，由题意，要使副线圈电压的有效值至少为1 000 V，则：≤，联立得：≤＝，故变压器原、副线圈的匝数之比的最大值为，故A错误，B正确；高压电网相邻两极板间的击穿电压，即变压器次级线圈的电压：U2穿＝Ed，电网相邻两极间距离d＝＝ cm＝ cm，故C正确，D错误。]‎ ‎5．(多选)(2019·张掖三次诊断)图甲为风力发电的简易模型，在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示电压如图乙所示，则(　　)‎ A．磁铁的转速为2 r/s B．线圈两端电压的有效值为6 V C．交变电流的电压表达式为u＝12sin 5πt V D．该交变电流可以直接加在击穿电压为9 V的电容器上 BC　[电流的周期为T＝0.4 s，故磁体的转速为n＝＝ r/s＝2.5 r/s，故A错误；通过题图乙可知电压的最大值为12 V，故有效值U＝＝ V＝6 V，故B正确；周期T＝0.4 s，故ω＝＝ rad/s＝5π rad/s，故电压的表达式为u＝12sin 5πt(V)，故C正确；电容器的击穿电压为交流电的最大值，而交流电的最大值大于电容器的击穿电压，故D错误。]‎ ‎6．(多选)(2019·唐山二模)如图甲所示的电路，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2，电流表和电压表都是理想电表，当原线圈接图乙所示的交流电源时，电路正常工作。现将电源换成图丙所示的交流电源，则更换电源前后(　　)‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 A．电流表A1、A2的示数之比均为n1∶n2‎ B．电压表V1、V2的示数之比均为n1∶n2‎ C．电压表V1示数不变，V2的示数变大 D．电流表A1、A2的示数均不变 BD　[更换电源后，交流电的最大值不变，则有效值不变，电压表V1示数不变，V2的示数也不变，选项C错误；根据变压器原、副线圈的电流比等于匝数的倒数比，则电流表A1的示数与次级线圈电流之比为n2∶n1，选项A错误；电压表V1、V2分别测量原、副线圈两端的电压，则根据电压与匝数比的关系可知，电压表V1、V2的示数之比均为n1∶n2，选项B正确；次级电压有效值不变，则A2示数不变，则A1示数不变，选项D正确。]‎ ‎7.(2019·河南洛阳模拟)如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220 V　900 W”的电饭锅及“220 V　200 W”的抽油烟机。现接入u＝311sin 100πt(V)的交流电，下列说法正确的是(　　)‎ A．交流电压表的示数为311 V B．1 s内流过保险丝的电流方向改变50次 C．电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的4.5倍 D．为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A D　[现接入电压u＝311sin 100πt(V)的交流电，交流电压最大值Um＝311 V，交流电压表的示数为有效值U＝ V＝220 V，故A错误；接入u＝311sin 100πt(V)的交流电，故周期：T＝ s＝0.02 s，一个周期电流方向改变2次，故1 s电流方向改变100次，故B错误；电饭锅是纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为内能，产生热量，而抽油烟机是非纯电阻用电器，消耗的电能部分转化为机械能，部分转化为内能产生热量，电饭锅发热功率是抽油烟机总功率的4.5倍，故C错误；电流的最大值为：I＝＝＝5‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 ‎ A，故为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5 A，故D正确。]‎ ‎8．(2019·山东青岛一模)如图所示为某小型水电站电能输送的示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器T1的原、副线圈匝数比为1∶20，降压变压器T2的原、副线圈匝数比为3∶1。升压变压器原线圈两端接入一电压u＝Umsin ωt的交流电源，用户的总电阻为R(可视为纯电阻)，输电线总电阻r＝R，不考虑其他因素的影响，用户获得的电压U为(　　)‎ A．2Um B．3Um C．4Um D．6Um B　[升压变压器原线圈两端电压的有效值为U1＝，升压变压器副线圈两端的电压为U2＝20×＝10Um；输电线路上损失的电压为ΔU＝Ir＝IR，故降压变压器原线圈的电压为U3＝U2－ΔU，降压变压器副线圈两端电压U＝U3，副线圈的电流I′＝3I，则U＝3IR，联立解得U＝3Um，故B正确。]‎ ‎[能力提升练]‎ ‎9．(多选)(2019·山东德州联考)如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为1 T ，单匝正方形导线框的边长为1 m，总电阻为1 Ω，开始时处于位置Ⅰ ，现用外力使导线框绕ab边匀速转过180°至位置Ⅱ，转动的角速度大小为π rad/s，则在此过程中以下说法正确的是(　　)‎ A．通过导线横截面的电荷量为零 B．通过导线横截面的电荷量为2 C C．外力做功为 J D．外力做功为 J BC　[通过导线横截面的电荷量q＝＝＝ C＝2 C，选项A错误，B正确；根据Em＝BωS＝1×π×12 V＝π V，则外力做功W＝t＝× J＝ J，选项C正确，D错误；故选B、C。]‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 ‎10．(易错题)(2019·山东烟台一模)如图所示，一理想变压器原线圈与定值电阻R1、理想电流表A1一起接入电压恒为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P进行改变，副线圈和滑动变阻器R、定值电阻R2以及理想电流表A2连接在一起，下列说法正确的是(　　)‎ A．保持R不变，将触头P向上移动，则A1的示数变小，A2的示数变小 B．保持R不变，将触头P向下移动，电源输出的总功率变小 C．保持P的位置不动，增大R，则A1的示数减小，A2的示数减小 D．保持P的位置不动，增大R，则R的电功率变小，R1的电功率不变 D　[保持R不变，将触头P向上移动，则n1增大，再由U2＝U1，可知U2减小，又因为副线圈的总电阻不变，所以通过副线圈的电流减小，即A2的示数变小；A1的示数为，U1和R1都不变，所以A1的示数不变，故A错误；保持R不变，将触头P向下移动，则n1减小，再由U2＝U1，可知U2增大，副线圈的负载电阻不变，由P出＝可知电源输出的总功率增大，故B错误；保持P的位置不动，增大R，负载的总电阻R总增大，U2不变，由I2＝可知I2减小，所以A2的示数减小；A1的示数为，U1和R1都不变，所以A1的示数不变，故C错误；保持P的位置不动，增大R，负载的总电阻R总增大，U2不变，由I2＝可知I2减小，副线圈的输出功率为P2＝U2I2减小，因为R2的功率不变，所以R的功率是减小的；电阻R1不变，两端的电压U1不变，所以R1的电功率不变，故D正确。]‎ ‎11．(多选)(2019·江西七校联考))如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1 000 匝，副线圈匝数n2＝200匝，将原线圈接在u＝200sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈上电阻R和理想交流电压表并联接入电路，现在A、B两点间接入不同的元件，下列说法正确的是(　　)‎ A．在A、B两点间接入另一只电阻R，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2 Wb/s B．在A、B两点间接入一理想二极管，电压表读数为40 V C．在A、B两点间接入一电容器，提高交流电频率，电压表读数增大 D．在A、B两点间接入一电感线圈，提高交流电频率，电阻R消耗的功率减小 - 9 -‎ 高考化学总复习 CD　[在A、B两点间接入另一电阻R，输入电压最大值为200 V≈283 V，故平均每匝线圈的电压为0.283 V，故磁通量的最大变化率为0.283 Wb/s，故A错误；输入电压有效值为200 V，根据＝，可得输出电压为40 V，在A、B两点间接入一理想二极管，每个周期会被过滤掉半个周期的电流，设电压表读数为U，则根据有效值定义，有×＝×T，U＝＝20 V，故B错误；在A、B两点间接入一电容器，提高交流电频率，电容器的容抗减小，R两端的电压增加，电压表读数增大，故C正确；在A、B两点间接入电感线圈，提高交流电频率，感抗增加，R两端的电压减小，消耗的功率减小，故D正确。]‎ ‎12．如图甲所示，一个电阻不计、边长为1 m的正方形单匝线圈被固定，正方形线圈内有一磁场与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，将线圈的两端与理想变压器原线圈相连，开关闭合，副线圈接有定值电阻R0和磁敏电阻GMR(GMR的阻值随所处空间磁场的增大而增大)，则下列说法正确的是(　　)‎ A．线圈中产生的电动势的有效值为2 V B．若使电阻R0消耗的功率增大，则滑动触头P需上移 C．当开关S由闭合到断开，副线圈中电流增大 D．当GMR处的磁场增强时，变压器的输入功率减小 D　[磁感应强度随时间t的变化关系为B＝0.02sin(100t)T，求导可得磁通量变化率为＝2cos(100t)T/s，所以产生的最大感应电动势为Em＝＝2 V，线圈中产生的电动势的有效值为E＝＝ V，A错误；滑动触头P上移，R0两端电压减小，故其消耗的功率减小，B错误；当开关S由闭合到断开时，副线圈减少一个支路，电流减小，C错误；当GMR处的磁场增强时，其阻值增大，副线圈的电功率＋减小，故变压器的输入功率减小，D正确。]‎ 题号 内容 押题依据 核心考点 核心素养 ‎1.‎ 变压器原理 以生活实践为背景 科学思维：立足教材培养应用能力 ‎2.‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 交变电流四值 以科技成就为背景 科学态度与责任：立足教材，将知识应用于生活实际 ‎1.(多选)泡沫塑料、海绵等是包装家电常用到的材料。尤其是白色的泡沫塑料，切割很容易，但保证切割面光滑就很难。针对这个问题，某校一同学自制了一个配有理想变压器的泡沫切割器，该切割器的电热丝(纯金属丝)参数为“44 V　8.8 W”，切割器工作时，由于家庭电路电压不稳，电路电压在200 V～250 V之间变化，则(　　)‎ A．当电压为250 V时，电热丝中交流电的频率最大 B．当电压变化时变压器原、副线圈两端电压比值不变 C．当电路电压为220 V时，通过电热丝的电流为0.2 A，此时变压器原线圈中的电流为0.04 A D．当电路的电压增加时，原线圈的输入功率可能不变 BC　[交流电的频率是由发电机的转速决定的，故频率不变，选项A错误；变压器原、副线圈两端电压比值等于原、副线圈的匝数比，则当电压变化时变压器原、副线圈两端电压比值不变，选项B正确；电热丝的电阻R＝＝ Ω＝220 Ω，当通过电热丝的电流为0.2 A时，由于变压器初级和次级功率相等，则变压器原线圈中的电流为I1＝＝ A＝0.04 A，选项C正确；当电路的电压增加时，次级消耗的功率增加，则原线圈的输入功率增大，选项D错误；故选B、C。]‎ ‎2．(多选)(2019·河南联考)一浮桶式波浪发电灯塔的原理如图甲所示，浮桶内的磁体由支柱固定在暗礁上，内置线圈与阻值R＝15 Ω的灯泡相连，随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中，其运动速度v＝0.8πsin πt(m/s)。浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影部分)，其截面如图乙所示，匝数N＝100的圆形线圈所在处辐射磁场的磁感应强度大小恒为B＝0.2 T，线圈的直径D＝0.4 m，总电阻r＝1 Ω。取π2＝10。则下列说法正确的是(　　)‎ - 9 -‎ 高考化学总复习 A．线圈中产生电动势的瞬时值为e＝0.64sin πt(V)‎ B．灯泡中电流的瞬时值为i＝4sin πt(A)‎ C．灯泡两端电压的有效值为30 V D．灯泡的电功率为240 W BC　[线圈在磁场中切割磁感线，产生电动势为：Emax＝NBLvmax；L＝πD；联立得：Emax＝πNBDvmax＝π×100×0.2×0.4×0.8π V＝64 V，则波浪发电产生电动势e的瞬时表达式：e＝Emaxsin πt＝64sin(πt)V，故A错误。根据闭合电路欧姆定律有：I＝得：i＝＝4sin(πt)A，故B正确。灯泡电流的有效值为：I＝ A，则灯泡的功率为：P＝I2R＝×15 W＝120 W，故D错误。灯泡两端电压的有效值为：U＝IR＝×15 V＝30 V，故C正确；故选B、C。]‎ - 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