《2017-2018高中物理二轮专题检测：(十七)直流电路和交流电路问题含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018高中物理二轮专题检测：(十七)直流电路和交流电路问题含解析.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题检测（十七）直流电路和交流电路问题 1多选 如图所示， 理想变压器原、 副线圈的匝数比为101， 原线圈接电压恒定的交流电， 副线圈输出端接有R 4 的电阻和两个“18 V9 W”相同小灯泡，当开关S断开时，小灯泡 L1刚好正常发光，则 () A原线圈输入电压为200 V BS 断开时原线圈中的电流为0.05 A C闭合开关S 后，原、副线圈中的电流之比增大 D闭合开关S 后，小灯泡L1消耗的功率减小 解析： 选 ABD灯泡正常发光，副线圈电流为I0.5 A，所以副线圈两端电压U18 V 0.54 V20 V ，电压与匝数成正比，原线圈输入电压为200 V，所以 A 正确；电流与匝数成反
2、比，可知S 断开时原线圈中的电流为0.05 A，所以 B 正确；闭合开关S 后，原、副线圈中的电 流之比不变，所以C 错误；当开关S 闭合时，总电阻减小，副线圈电压不变，所以副线圈电流 增大， R 分压增大，小灯泡L1消耗的功率减小，故D 正确。 2.(2018 届高三 运城调研 )如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B 的 水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为 R。线框绕与cd 边重合的竖直固定转 轴以角速度从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是() A在该线圈两端接上一电容器，要使电容器不被击穿，电容器的最大承 受电压为 BS 2 B线框中感应电流的有效值为 BS 2R
3、 C从中性面开始转过 2的过程中，通过线框横截面的电荷量为 BS R D线框转一周的过程中，产生的热量为 2 B 2S2 R 解析：选 C要使电容器不被击穿，电容器的最大承受电压即线框中最大的电动势，为 BS ， A 错误；线框中感应电流的最大值ImBS R ，由于线框中的感应电流是正弦交流电，其电流有 效值 I Im 2 2BS 2R ，B 错误；由 q R 可知，从中性面开始转过 2的过程中，通过线框横截面 的电荷量q BS R ，C 正确；线框转一周的过程中，产生的热量等于感应电流做的功，因此QW I 2R2 B 2S2 R ，D 错误。 3中国已投产运行的1 000 kV 特高压输电是
4、目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙 两地原来用500 kV 的超高压输电，输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电 阻都不变的条件下，现改用1 000 kV 特高压输电，若不考虑其他因素的影响，则输电线上损耗 的电功率将变为() A. P 4 B P 2 C2PD4P 解析： 选 A设输送功率为P，输送电流为I，输送电压为U，则 PUI ，I P U ，P损 I 2R。 输送电压升为原来的2 倍，则输送电流降为原来的一半，P损降为原来的四分之一，故A 正确。 4(2017 晋城二模 )在图甲中，理想变压器的原、副线圈匝数之比n1n213，滑片 P 置 于副线圈的中点。在图乙中
5、，滑动变阻器最大阻值R06 ，滑动触头P 置于 R0的中央。两电 路的输入端都接电压u 202sin 100 t(V) 的正弦交流电， 输出端各接一个阻值R6 的定值电 阻和理想交流电压表。两电压表的读数U1、U2分别为 () AU130 V，U2 8 V BU1 30 V，U210 V CU160 V，U2 8 V DU1 60 V，U210 V 解析： 选 A交流电的有效值为U20 V，对甲电路 U U1 n1 n2 2 ，解得 U130 V；对乙电路R并 36 36 2 ，可求 U2 2 32 20 V8 V，故 A 正确。 5.(2015全国卷 )一理想变压器的原、 副线圈的匝数比为3
6、1， 在 原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电 压 为 220 V 的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端 的 电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则 () AU66 V ，k 1 9 BU22 V， k1 9 CU66 V ，k 1 3 DU22 V ，k1 3 解析： 选 A设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则 I1 I2 n2 n1 1 3，故 k I1 2R I2 2R 1 9。设原线圈 两端的电压为U1，则 U1 U n1 n2 3 1，故 U 1 3U，而原线圈上电阻分担的电压为 1 3U，故 U 3 3U220 V，解得 U
7、 66 V。选项 A 正确。 6(2016 天津高考 )如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电 表。下列说法正确的是() A当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R1消耗的功率变大 B当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大 C当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A1示数变大 D若闭合开关S，则电流表A1示数变大， A2示数变大 解析： 选 B当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻R 变大， 则副线圈所在电路的总电阻R总变大，因原、副线圈两端的电压U1、 U2不变，则通过R1的电流 I2 U2 R总变小， R 1消耗的功率
8、 PR1I2 2R 1变小，选项 A 错误； R1两端的电压UR1I2R1变小，则电 压表 V 的示数 UVU2UR1变大，选项B 正确；因通过原、副线圈的电流关系 I1 I2 n2 n1，I 2变小， 则 I1变小，即电流表A1的示数变小，选项C 错误；若闭合开关S，则副线圈所在电路的总电阻 R 总 变小，通过副线圈的电流 I2 U2 R总 变大，则通过原线圈的电流I 1 变大，电流表 A1的示数 变大， R1两端的电压UR1 I 2 R 1变大，则 R2两端的电压UR2 U 2UR1 变小，电流表 A2的 示数变小，选项D 错误。 7.多选 (2017 襄阳联考 )如图所示，理想变压器原线
9、圈a、b 两端 接正弦交变电压u，u220 2sin 100 t(V) ，电压表 V 接在副线圈c、d 两端 (不计导线电阻)，则当滑动变阻器滑片向右滑动时() A电压表示数不变 B电流表A2的示数始终为 0 C若滑动变阻器的滑片不动，仅改变u，使 u2202 sin 200 t(V) ，则电流表A1的示数 增大 D若滑动变阻器的滑片不动，仅改变u，使 u2202 sin 200 t(V) ，则电流表A1的示数 减小 解析： 选 AC电压表示数为副线圈两端电压，副线圈两端电压只与原线圈两端电压及原副 线圈匝数比有关，故 A 正确； 因电容器 “通交流、 隔直流 ”，则电流表A2始终有示数， B
10、 错误； 改变 u 后，交变电流的频率变大，电容器的容抗减小，故A1示数增大， C 正确、 D 错误。 8.多选 硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所 示，图线a 是该电池在一定光照强度下的U-I 图线，图线b是一只某型号的定值电阻R 的 U-I 图线。现将该电池与电阻R 串联成一个闭合电路，下列说法中正确的是() A此时该硅光电池的内阻为 U3 I3 B这只定值电阻R 的阻值为 U1 I1 C此时电源的总功率为U2I1 D此时电阻R 消耗的功率为U1I2 解析： 选 BC由题中图像知， 该硅光电池的电动势EU2，根据两图线交点所对应数据知， 电阻 R 两端的电压为U1，流过
11、R 的电流为I1，则电池的内阻r EU1 I1 U 2U1 I1 ，定值电阻R 的阻值 R U1 I1 ，选项 A 错误、 B 正确；此时电源的总功率PEI1U2I1，选项 C 正确；电阻R 消耗的功率PR U1I1，选项 D 错误。 9 (2017 北京高考 )如图所示，理想变压器的原线圈接在u 2202sin 100t(V) 的交流电源上， 副线圈接有R55 的负载电阻，原 、 副线圈匝数之比为2 1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正 确 的是 () A原线圈的输入功率为220 2 W B电流表的读数为1 A C电压表的读数为110 2 V D副线圈输出交流电的周期为50 s 解析：
12、 选 B由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为220 2 V，故有 效值为 U1220 V， 由 U1 U2 n1 n2， 故副线圈电压的有效值为 U2110 V， 故输出功率P2 U2 2 R 220 W， 再由输入功率等于输出功率知，P1P2 220 W，A 项错误；根据欧姆定律知，I2 U2 R 2 A，由 I1 I2 n2 n1，得 I 1 1 A，故电流表读数为 1 A，所以 B 项正确；电压表的读数为有效值，即U2 110 V，C 项错误；由交流电压的表达式可知， 100 (rad/s) ，又 T 2 ，解得 T0.02 s，所以 D 项错误。 10 多选 (2018
13、 届高三 宁波八校联考 )在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻 不计， L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R 为定值电阻， 阻值为 7.5 。当开关S 闭合后 () AL1的电阻为 1 12 BL1消耗的电功率为 7.5 W CL2的电阻为 7.5 DL2消耗的电功率为 0.3 W 解析： 选 CDS 闭合后， L1两端的电压为3.0 V，由题中乙 图可知， I10.25 A，故 P10.75 W ，R112 ，A、B 均错；L2 与 R 及电源串联， 把 R 和电源等效成电动势为3 V， 内阻为 7.5 的 新电源，在题图乙中作出新电源的I-U
14、图线，如图所示，两图线的 交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小，由图知U21.5 V，I20.2 A，所以 R2 U2 I2 1.5 0.2 7.5 ，P2U2I21.5 0.2 W0.3 W，C、D 正确。 11多选 一理想自耦变压器的原线圈接有正弦交变电压，如图甲所示，副线圈接有可调电 阻 R，触头 P 与线圈始终接触良好，下列判断正确的是() A交变电源的电压u 随时间 t 变化的规律是uU0cos 100 t V B若仅将触头P 向 A 端滑动，则电阻R 消耗的电功率增大 C若仅使电阻R 增大，则原线圈的输入电功率增大 D若使电阻R 增大的同时，将触头P 向 B 端滑动，则
15、通过A 处的电流一定增大 解析： 选 AB从题图甲可看出，交流电的周期T210 2 s，最大值为 U0，所以交变电源 的电压 u 随时间 t 变化的规律是uU0cos 2 T t VU0cos 100 t V，选项 A 正确； 因原、 副线圈两 端电压与其匝数成正比，当仅将触头P 向 A 端滑动时，副线圈两端的电压增大，即电阻R 两端 的电压增大，则电阻R 消耗的电功率增大，选项B 正确；若仅使电阻R 增大，则副线圈两端的 电压不变，电阻R 消耗的电功率P U2 2 R 减小，原线圈的输入电功率也减小，选项C 错误；将触 头 P向 B 端滑动，副线圈两端的电压减小，同时电阻R 增大，通过R 的
16、电流 I2 U2 R 减小，根据 I1n1I2n2，通过 A 处的电流也一定减小，选项 D 错误。 12一台小型发电机产生的电动势随时间以正弦规律变化的图像如图甲所示。已知发电机 线圈内阻为5.0 ，现外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则() A电压表 V 的读数为 220 V B电路中的电流方向每秒改变50 次 C灯泡实际消耗的功率为484 W D发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热为24.2 J 解析： 选 D由题图甲知发电机产生的感应电动势有效值为220 V，灯泡中电流大小为I E Rr 2.2 A，电压表读数为 UIR 2.295.0 V209 V，选项 A 错误； 由题图甲知交变
17、电流的 周期为 0.02 s，则其频率为50 Hz，电路中的电流方向每秒改变100 次，选项B 错误；灯泡实际 消耗的功率为PIU 2092.2 W459.8 W ，选项 C 错误；发电机线圈内阻每秒产生的焦耳热 为 Q I 2rt2.2251 J 24.2 J，选项 D 正确。 13 多选 如图甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为 r2 矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧 电路连接，右侧电路中滑动变阻器R 的最大阻值为R0 40 7 ，滑动片P 位于滑动变阻器中央， 定值电阻R1 R0、R2 R0 2 ，其他电阻不计。
18、从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关 S， 线圈转动过程中理想交流电压表示数是10 V ， 图乙是矩形线圈磁通量随时间 t 变化的图像， 则下列说法正确的是() A电阻 R2上的热功率为 5 7 W B0.02 s 时滑动变阻器R 两端的电压瞬时值为零 C线圈产生的感应电动势随时间t 变化的规律是e102cos 100 t(V) D线圈开始转动到t 1 600 s的过程中，通过R1的电荷量为 2 200C 解析： 选 AD根据串联电路分压关系，可求得 R2两端的电压为 10 7 V， 故 P 10 7 2 20 7 W 5 7 W， A 正确； 0.02 s 时线圈的磁通量为零，此时线
19、圈中电动势最大，R 两端电压最大，B 错误；因线 圈有内阻r，故电动势最大值Em102 V， C 错误；由R外10 ，r2 ，U10 V 可得 Em NBS 122 V，又 qN R外r N BSsin 30 R外r ，以上各式联立可得：q 2 200C，D 正确。 14如图所示为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T 的原、副线 圈匝数比为k1。降压变压器T的原、副线圈匝数比为k2。原线圈两端接入一电压u Umsin t 的交流电源，用户电阻为R(纯电阻 )，若用户消耗功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他 因素的影响，则输电线上损失的电功率Pr和用户获得的电压U 分别为
20、 () APr r Rk2 2P U 2k2Um 2k1 2r k2 2 P R BPr 2r Rk2 2PU 2Um 2k1k2 2r k2 2 P R CPr 2r Rk2 2P U 2k2Um 2k1 2r k1k2 P R DPr 2r Rk1 2PU 2Um 2k1k2 2r k1k2 P R 解析： 选 B用户流过的电流为I4 P R，故在输电线路上的电流为 I3 I4 k2 1 k2 P R，故 损失的电功率为Pr I32 2r 2r Rk2 2P；升压变压器两端电压的有效值为 U1 Um 2 ，输电线路上损失 的电压为 UI3 2r，升压变压器副线圈两端的电压为 U2U 1 k
21、1 ，故降压变压器原线圈的电压为 U3U2 U，用户获得的电压 U U3 k2 ，联立解得U 2Um 2k1k2 2r k2 2 P R。 教师备选题 1.(2017黄山月考 )如图所示，在AB 间接入正弦交流电U1220 V， 通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值 R20 的纯电阻负载供电，已 知 D1、D2为相同的理想二极管，正向电阻为0，反向电阻无穷大，变压 器原线圈n1110 匝，副线圈n2 20 匝， Q 为副线圈正中央抽头，为保 证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，设电阻R 上消耗的热功率为P，则有 () AU040 2 V，P80 W BU040 V，P80 W CU040
22、2 V，P20 W DU040 V，P20 W 解析： 选 C变压器的次级电压U2 n2 n1U 1 20 110 220 V 40 V，故二极管的反向耐压值至 少为 402 V；电阻 R 上电压有效值为20 V，则 R 消耗的热功率为P U 2 R 20 2 20 W 20 W，故 C 正确。 2.多选 在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R1 是半导体制成的NTC 热敏电阻， 其阻值随着温度的升高而减小，R2、R3 为定值电阻， C 为电容器， L 为小灯泡， 电流表内阻可忽略。当电路所 处环境温度下降时，则() A电流表的示数增大 BR2两端的电压减小 C小灯泡变暗 D
23、电容器C 所带的电荷量增大 解析： 选 BD当温度下降时，热敏电阻R1阻值增大，电路总电阻增大，电路中总电流I 减小，即电流表的示数减小，选项A 错误； R2两端的电压U2IR2，电路中总电流I 减小，所以 电压 U2减小，选项B 正确；由于电源内电压Ur Ir 减小， R2两端的电压也减小，则小灯泡L 两端电压增大，所以小灯泡L 变亮，选项C 错误；电源内电压减小，路端电压增大，电容器两 端电压增大，电容器所带的电荷量QUC 增大，选项D 正确。 3如图甲所示， 电阻为 1 的矩形线圈绕垂直匀强磁场的转轴OO匀速旋转产生交流电， 现将此电流给阻值为R10 的小灯泡L 供电，通过电流传感器得到
24、灯泡中电流的图像如图乙， 不考虑温度对灯泡阻值的影响，下列说法正确的是() A在 t510 3 s时，线圈处于中性面位置 B在 t10 10 3 s时，穿过线圈的磁通量最大 C交变电流的瞬时表达式为i5cos 50 t(A) D线圈产生的交流电的电动势为55 V 解析： 选 A由题图乙可知t5 10 3 s时刻感应电流最小为零， 此时线圈所在平面处于中 性面位置，故A 正确； t1010 3 s时刻感应电流最大，此时线圈所在平面与中性面位置垂直， 所以穿过线圈回路的磁通量最小，故B 错误；周期T 0.02 s，角速度 2 T 100 rad/s ，故电 流的瞬时表达式为i5cos 100 t(
25、A) ，故 C 错误；线圈产生的交流电的电动势最大值为Em Im(R r)55 V， D 错误。 4多选 如图所示为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变 压器 T2向用户供电。 已知输电线的总电阻R10 ， 降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4 1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R011 。若 T1、T2均为理想变压器， T2的副线圈两端电压表达式为 u2202sin(100 t)V 。下列说法正确的是() A发电机中的电流变化频率为100 Hz B通过用电器的电流有效值为20 A C升压变压器的输入功率为4 650 W D当用电器的电阻R0减小时，发
26、电机的输出功率减小 解析： 选 BC根据降压变压器T2副线圈两端输出电压的瞬时值表达式可以得知，输出电 压的频率为50 Hz，再根据理想变压器不能改变交流电的频率的特点可知，A 选项错误；降压变 压器副线圈两端电压的有效值为U4220 V，通过用电器的电流的有效值为I3 U4 R020 A，因此 B 选项正确； 根据变压器的输入功率由输出功率决定可知，升压变压器的输入功率等于输电线的 电阻 R 和用电器消耗的功率之和，PI22RI32R0 n4I3 n3 2 RI3 2R 0， 代入数据，可得 P4 650 W， 因此 C 选项正确；根据P U 2 R 可知，当用电器的电阻R0减小时，用电器消
27、耗的功率变大，输电 线上消耗的热功率也变大，因此发电机的输出功率变大，故D 选项错误。 5如图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1101，交流 电流表的示数为 1 10 A，电池的内阻为2 ，二极管具有单向导电性，下列说法正确的是() A电池的充电电压为2 V B理想变压器的输入功率为 1 5 W C充电时，电池的热功率为 2 10 W D充电时，电能转化为化学能的功率为 2 10 1 50 W 解析： 选 D由 U1 U2 n1 n2得变压器的输出电压 U22 V，经过二极管后，正弦交变电流变成半 波交变电流， 根据有效值的定义得 U2 2 R T 2 U 2 R T， 解得电池的充电电压U2 V， 选项 A 错误； 理想变压器的输出功率P2UI 2 2 10 W，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器的输入功 率为 2 10 W ，选项 B 错误；充电时，电池的热功率PI2 2r 1 10 22 W1 50 W，选项 C 错误； 充电时，电能转化为化学能的功率为 2 10 W 1 50 W 2 10 1 50 W，选项 D 正确。