【物理】2020届二轮复习专题4第2讲　直流电路、交流电路作业

【物理】2020届二轮复习专题4第2讲　直流电路、交流电路作业

专题四　第2讲直流电路、交流电路 一、选择题：每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～7题有多项符合题目要求．‎ ‎1．(2019年河北石家庄模拟)在如图所示的电路中，R0为定值电阻，R为光敏电阻(光照减弱时阻值增大)，C为电容器，现减弱对光敏电阻R光照的强度，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流表的示数减小 B．电容器C的电荷量减小 C．电压表的示数变小 D．电源内部消耗的功率变大 ‎【答案】A ‎2．(2019年黑龙江名校模拟)如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表A，那么可以确定的是(　　)‎ A．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e＝NBSωsin ωt B．电流表的示数I＝NBS C．R两端电压有效值U＝NBS D．一个周期内R的发热量为Q＝ ‎【答案】B ‎【解析】由图可知，线圈只有一半在磁场中，故产生的电动势的最大值为Em＝NBω＝，故电动势的瞬时表达式为e＝sin ωt，A错误；电流表的示数为I＝＝NBS，B正确；R两端电压的有效值U＝E＝＝NBS，C错误；一个周期内的发热量Q＝I2RT＝2R×＝，D错误．‎ ‎3．(2019年百校联盟保温金卷)如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，R1、R2、R3均是可变电阻，将S1、S2都闭合，下列说法正确的是(　　)‎ A．只将R1阻值调大，C1、C2的带电量都增大 B．只将R3的阻值调大，C1的带电量都减小 C．只断开开关S2，C1、C2的带电量都增大 D．只断开开关S1，C1、C2的带电量均不变 ‎【答案】C ‎4．(2018年安徽马鞍山二模)图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1 000，降压变压器原、副线圈匝数比为1 000∶1，输电线的总电阻为1 000 Ω.若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V．下列说法正确的是(　　)‎ ‎ ‎ A．输电线中的电流为3 A B．电站输出的功率为7 500 kW C．输电线路损耗功率为90 kW D．用户端交变电流的频率为100 Hz ‎【答案】B ‎【解析】由图乙知升压变压器输入端电压的最大值为Um＝250 V，有效值为U1＝＝250 V，根据＝，得副线圈两端的电压U2＝U1＝×250 V＝2.50×105 V；用户端电压为220 V，根据＝，得降压变压器原线圈的电压U3＝U4＝×220 V＝2.2×105 V，故输电线上损失的电压为ΔU＝U2－U3＝3×104 V，则输电线上的电流为I＝＝ A＝30 A，电站的输出功率为P1＝P2＝U2I＝7 500 kW，输电线路损耗功率为ΔP＝I2R＝900 kW，由乙图可知，原线圈交变电流的周期为T＝0.02 s，则频率为f＝＝50 Hz.故用户端交变电流的频率为50 Hz.故ACD错误，B正确．‎ ‎5．(2019年河北衡水模拟)如图所示，边长L＝20 cm的单匝闭合正方形线框ABCD在范围足够大的匀强磁场中以ω＝2π rad/s的角速度绕轴OO′匀速转动，线框的电阻R＝2 Ω，磁感应强度大小B0＝1 T，方向与OO′成30°角斜向右下方，t ‎＝0时刻，线框平面与磁场方向平行，则下列说法正确的是(　　)‎ A．穿过线框的磁通量Φ＝0.02sin(2πt) Wb B．回路中电流的有效值为 A C．t＝ s至t＝ s内，线框中产生的焦耳热为π2×10－4 J D．线框转动过程中，0.5 s内通过线框某截面电荷量的最大值为0.02 C ‎【答案】AD ‎【解析】将磁场分解为水平方向和竖直方向两个分量，则穿过线圈的磁通量为Φ＝0.02sin(2πt) Wb，选项A正确；回路中电动势最大值em＝B0sin 30°·L2ω＝0.04π V，回路中电流有效值为I＝＝ A，选项B错误；t＝ s至t＝ s内线框中电流有效值小于 A，产生的焦耳热小于π2×10－4 J，选项C错误；通过线框某截面的电荷量q＝，0.5 s内通过线框磁通量变化量的最大值为2B0sin 30°·L2＝0.04 Wb，故0.5 s内通过线框某截面电荷量的最大值为0.02 C，选项D正确．‎ ‎6．(2019年江西师大附中联考)某课外探究小组设计了一个电路，如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为n1，连接一理想电流表；副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头调节，副线圈接有定值电阻R0和压敏电阻R(R的阻值会随压力的增大而变小)，物块m置于压敏电阻上，保持原线圈输入电压不变，则(　　)‎ A．原、副线圈电流之比为n1∶n2‎ B．只使n2增大，电流表示数变大 C．只增大物块对R的压力，电流表示数变大 D．只增大物块对R的压力，原线圈的输入功率变小 ‎【答案】BC ‎7．(2019年武汉武昌调研)如图甲所示的电路中，变压器原、副线圈匝数比为2∶1，L1、L2、L3是规格均为“10 V　5 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表．闭合开关S后，该变压器cd输入端交变电压u的图象如图乙．以下说法正确的是(　　)‎ ‎ ‎ A．ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab＝20·sin 100πt B．ab输入端输入功率Pab＝15 W C．电流表的示数为1 A，且三只灯泡均正常发光 D．若断开开关S，电压表V的示数将变小 ‎【答案】BC ‎【解析】由cd输入端交变电压最大值为20 V，有效值是U＝20 V，副线圈电压为U′＝×U＝10 V，所以副线圈两只灯泡均能正常发光．灯泡的额定电流I0＝＝ A＝0.5 A；电流表的读数为I2＝2I0＝1 A，原线圈电流为I1＝×I2＝0.5 A，所以原线圈的灯泡也能正常发光，ab输入端电压为Uab＝U＋UL3＝20 V＋10 V＝30 V；输入端电压的瞬时值表达式为uab＝30sin(100πt) V，A错误，C正确．三个灯泡都正常发光，所以ab输入端输入功率Pab＝30×0.5 W＝15 W，故B正确；若将S断开，则副线圈上的输出电流将减小，所以原线圈的输入电流也减小，则流过灯泡L3的电流减小，L3上消耗的电压减小，原线圈上的电压降减小，所以电压表V读数将变大，故D错误．‎ 二、非选择题 ‎8．(2019年苏州模拟)如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长l＝80 cm，两板间的距离d＝40 cm，电源电动势E＝40 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R＝15 Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝4 m/s水平向右射入两板间，该小球可视为质点．若小球带电荷量q＝1×10－2 C，质量为m＝2×10－2 kg，不考虑空气阻力，电路中电压表、电流表均是理想电表．若小球恰好从A板右边缘射出．(g取10 m/s2)求：‎ ‎(1)滑动变阻器接入电路的阻值；‎ ‎(2)此时电流表、电压表的示数；‎ ‎(3)此时电源的输出功率．‎ ‎【答案】(1)24 Ω　(2)1 A　39 V　(3)39 W ‎【解析】(1)设小球在板间飞行时间为t t＝＝ s＝0.2 s 根据d＝at2得小球在电场中的飞行加速度 a＝＝ m/s2＝20 m/s2‎ 对小球根据牛顿第二定律得q－mg＝ma，解得 UAB＝＝ V＝24 V 所以滑动变阻器两端电压U滑＝UAB＝24 V 设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得 I＝＝ A＝1 A 滑动变阻器接入电路的阻值R滑＝＝24 Ω.‎ ‎(2)此时电流表的示数为1 A 电压表的示数为 U＝E－Ir＝(40－1×1) V＝39 V.‎ ‎(3)电源的输出功率P出＝IU＝39 W.‎ ‎9．如图甲所示，光滑金属导轨abcdef由水平平行导轨abef和半径为r的四分之一圆弧导轨bcde组成，两导轨在b、e处平滑连接，导轨的间距为L，电阻不计．在轨道的顶端c、d间接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.现有一根长度也为L、质量为m且电阻不计的金属棒，在水平拉力F作用下从水平轨道的af处由静止开始做匀加速直线运动，在水平导轨上运动的时间为t0；接着通过调节拉力使金属棒沿圆弧做匀速圆周运动至cd处，已知金属棒在af和be之间运动时拉力随时间变化的关系图象如图乙所示(其中F0、t0为已知量)．求：‎ ‎(1)金属棒做匀加速运动的加速度大小；‎ ‎(2)金属棒沿四分之一圆弧做匀速圆周运动的过程中拉力做的功．‎ ‎【答案】(1)a＝　(2)W＝mgr＋ ‎【解析】(1)金属棒做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得 F－＝ma 即F＝ma＋t 由图象可知，运动的时间为t0时，F＝F0‎ 代入解得a＝.‎ ‎(2)金属棒沿四分之一圆弧做匀速圆周运动，经过时间t，感应电流 I＝cost 且v0＝at0‎ 则此过程中电路产生的焦耳热为 Q＝2·R·＝ 由能量守恒得 W＝mgr＋＝mgr＋.‎ ‎10．(2019年枣阳模拟)如图甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续闪烁发光．某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角．在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连(假设LED灯电阻恒为r)．其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时．‎ ‎(1)在辐条OP转过60°的过程中，求通过LED灯的电流；‎ ‎(2)求圆环每旋转一周， LED灯消耗的电能；‎ ‎(3)为使LED灯闪烁发光时更亮，可采取哪些改进措施？(请写出三条措施)‎ 提示：由n个电动势和内电阻都相同的电池连成的并联电池组，它的电动势等于一个电池的电动势，它的内电阻等于一个电池的内电阻的n分之一．‎ ‎【答案】(1)　(2)　(3)增大角速度，增强磁场，增加辐条的长度，减小辐条的电阻等等 ‎【解析】(1)在辐条OP转过60°的过程中， OP、OQ均处在磁场中，电路的电动势为 E＝BL2ω 电路的总电阻为R＝＋＝r 由闭合电路欧姆定律，电路的总电流为I＝＝ 通过LED灯的电流I1＝I＝.‎ ‎(2)设圆环转动一周的周期为T，在辐条OP转过60°的过程中，LED灯消耗的电能 Q1＝Ir· 在辐条OP转过60°～120°的过程中，仅OP处在磁场中，电路的电动势为E′＝BL2ω 电路的总电阻为R′＝r＋＝r 由闭合电路欧姆定律，电路的总电流为I′＝＝ 通过LED灯的电流I2＝I′＝ ‎ LED灯消耗的电能Q2＝Ir· 圆环每旋转一周，LED灯珠消耗的电能发生三次周期性变化 所以Q＝3×(Q1＋Q2)＝.‎ ‎(3)例如：增大角速度，增强磁场，增加辐条的长度，减小辐条的电阻等．‎