届高考物理考前知识专题直流电路与交流电路复习题Word文档下载推荐.docx
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当I=01A时,电路中电流最小,变阻器的电阻为最大值,所以R=EI-r-r=(3601-2-4)Ω=30Ω,故D正确
答案 D
变式训练
1(2016&
#8226;
全国甲卷&
17)阻值相等的四个电阻、电容器及电池E(内阻可忽略)连接成如图2所示电路开关S断开且电流稳定时,所带的电荷量为Q1;
闭合开关S,电流再次稳定后,所带的电荷量为Q2Q1与Q2的比值为( )图2
A2B123D23
答案
解析 S断开时等效电路图如图甲所示
电容器两端电压为U1=ER+23R×
23R×
12=1E;
S闭合时等效电路图如图乙所示
电容器两端电压为U2=ER+12R×
12R=13E,
由Q=U得Q1Q2=U1U2=3,故选项正确
甲 乙
2(2016&
江苏&
8)如图3所示的电路中,电电动势为12V,内阻为2Ω,四个电阻的阻值已在图中标出,闭合开关S,下列说法正确的有( )图3
A路端电压为10V
B电的总功率为10
a、b间电压的大小为V
Da、b间用导线连接后,电路的总电流为1A
答案 A
解析 外电路的总电阻R=20×
2020+20Ω=10Ω,总电流I=ER+r=1A,则路端电压U=IR=10V,A对;
电的总功率P总=EI=12,B错;
a、b间电压大小为Uab=0×
1V-0×
V=V,对;
a、b间用导线连接后,外电路的总电阻为R′=2×
×
1+1Ω=7Ω,电路中的总电流I=ER′+r≈126A,D错误
考题二 交变电流的产生及描述1线圈通过中性面时的特点
(1)穿过线圈的磁通量最大;
(2)线圈中的感应电动势为零;
(3)线圈每经过中性面一次,感应电流的方向改变一次
2交变电流“四值”的应用
(1)最大值:
E=nBSω,分析电容器的耐压值;
(2)瞬时值:
E=Esinωt(由中性面开始计时),计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况;
(3)有效值:
电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流;
(4)平均值:
E=nΔΦΔt,计算通过电路截面的电荷量例2 图4甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其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′(′沿水平方向)匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与电阻R=10Ω连接,与电阻R并联的交流电压表为理想电压表,示数为10V图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象则( )图4
A此交流发电机的电动势平均值为102V
Bt=002s时R两端的电压瞬时值为零
R两端的电压u随时间t变化的规律是
u=102s(100πt)V
D当ab边速度方向向上时,它所受安培力的方向也向上
解析 矩形线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,产生正弦交流电,外电阻R=10Ω,电压表示数10V,说明E2=10V即E=102V根据题图乙t=0时磁通量等于0可判断t=0时R两端的电压最大,所以R两端的电压随时间变化的规律为u=102sωt=102s(100πt)V,选项对t=002s代入电动势的表达式,此刻u=102V,选项B错根据楞次定律,感应电流总是阻碍线圈的转动,所以当ab边速度方向向上时,它所受安培力的方向向下,选项D错电动势平均值为磁通量和时间的比值,而该比值最大为E=102V,所以平均值一定比E=102V小,选项A错
3如图所示,单匝矩形闭合导线框abd全部处于水平方向的匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R线框绕与d边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,线框转过π6时的感应电流为I,下列说法正确的是( )图
A线框中感应电流的有效值为2I
B线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2IRω
从中性面开始转过π2的过程中,通过导线横截面的电荷量为2Iω
D线框转一周的过程中,产生的热量为8πI2Rω
答案 B
解析 由E=nBSω,中性面开始计时,则电流i=nBSωRsinωt,当ωt=π6时电流为I,则I=nBSω2R,则2I=nBSωR;
由nBSωR=2I为电流的最大值,则线框中感应电流的有效值为2I2=2I,故A错误;
转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS=2RInω因n=1,则B正确;
中性面开始转过π2的过程中,通过导线横截面的电荷量为BStRt=BSR=2Iω,则正确;
电流的有效值为2I,则Q=(2I)2R&
2πω=4πRI2ω,则D错误
4如图6甲为风力发电的简易模型,在风力的作用下,风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动,转速与风速成正比某一风速时,线圈中产生的正弦式电流如图乙所示,则( )图6
A电流的表达式为i=06sin(10πt)A
B磁铁的转速为10r/s
风速加倍时电流的表达式为i=12sin(10πt)A
D风速加倍时线圈中电流的有效值为12A
解析 通过题图乙可知电流的最大值为06A,周期T=02s,故ω=2πT=10πrad/s,故电流的表达式为i=06sin(10πt)A,故A正确;
电流的周期为T=02s,故磁体的转速为n=1T=r/s,故B错误;
风速加倍时,角速度加倍,根据E=nBSω可知产生的感应电动势加倍,形成的感应电流加倍,故风速加倍时电流的表达式为i=12sin(20πt)A,故错误;
根据分析,形成的感应电流I=12A,故有效值为I=I2=32A,故D错误
考题三 变压器及远距离输电1理想变压器的基本关系式
(1)功率关系:
P入=P出
(2)电压关系:
U1U2=n1n2
若n1>n2,为降压变压器;
若n1<n2,为升压变压器
(3)电流关系:
只有一个副线圈时,I1I2=n2n1;
有多个副线圈时,U1I1=U2I2+U3I3+……+UnIn
2原、副线圈中各量的因果关系
(1)电压关系:
U1决定U2
(2)电流关系:
I2决定I1
(3)功率关系:
P出决定P入
3输电过程的电压关系4输电过程功率的关系
例3 (2016&
全国乙卷&
16)一含有理想变压器的电路如图7所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω,为理想交流电流表,U为正弦交流电压,输出电压的有效值恒定当开关S断开时,电流表的示数为I;
当S闭合时,电流表的示数为4I该变压器原、副线圈匝数比为( )图7
A2B34D
[思维规范流程]
设变压器原、副线圈匝数比为
S断开S闭合
U=U1+I&
R1U1=U2U2=I&
&
#61480;
R2+R3&
#61481;
#868;
U=2&
I+3I
U=U1′+4I&
R1U1′=U2′U2′=&
4I&
R2&
4I+12I
即:
2&
I+3I=2&
得=3
(2016&
天津&
)如图8所示,理想变压器原线圈接在交流电上,图中各电表均为理想电表下列说法正确的是( )图8
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
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 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,接入电路的阻值变大,变压器副线圈两端电压不变,副线圈中的电流减小,则R1消耗的功率及其两端电压均变小,故电压表的示数变大,选项A错误,B正确;
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,副线圈中的电流减小,则原线圈中的电流也减小,电流表A1示数变小,选项错误;
若闭合开关S,副线圈电路中总电阻减小,副线圈中的电流变大,R1两端电压变大,R2两端电压减小,电流表A2示数减小;
原线圈中的电流也变大,电流表A1示数变大,选项D错误
6如图9所示,理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半,二极管D具有单向导电性(正向电阻为零,反向电阻为无穷大),R是可变电阻,是单刀双掷开关,原线圈接在电压不变的正弦交流电上下列说法正确的是( )图9
A若R阻值不变,当分别接1和2时,电压表读数之比为2∶1
B若R阻值不变,当分别接1和2时,电压表读数之比为2∶1
若分别接1和2时,R消耗功率相等,则R阻值之比为2∶1
D若分别接1和2时,R消耗功率相等,则R阻值之比为2∶1
解析 设原线圈与副线圈的匝数分别为n1、n2,原线圈输入电压为U1,副线圈两端电压为U2,当接2时:
n1n22=U1U22,此时电压表示数与副线圈两端的电压相等,即U2=U22=n22n1U1,功率为P2=U22R2;
若与1相连,则n1n2=U1U12,此时电压表的示数为U2′,则U212R&
T2=U2′2R&
T,得U2′=n2U12n1,此时的功率为:
P1=U2′2R1由上分析知:
电压表的示数之比为2∶1,电阻值之比为2∶1,B、对
7如图10所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电,接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图(图中变压器均可视为理想变压器,图中电表均为理想交流电表)设发电厂输出的电压一定,两条输电线总电阻用R0表示,变阻器R相当于用户用电器的总电阻当用电器增加时,相当于R变小,则当用电进入高峰时( )图10
A电压表V1、V2的读数均不变,电流表A1、A2的读数均增大
B电压表V3、V4的读数均减小,电流表A3的读数也减小
电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变
D发电厂的输出功率增大
答案 AD
解析 电压表V1、V2的读数均不变,因为输入电压和匝数都不变,用电高峰期,电阻减小,电流增大,根据电流与匝数成反比知电流都增大,故A正确;
输电线上的电压损失增大,故电压表V3、V4的读数均减小,电流表A2的读数增大,电流表A3的读数增大,故B错误;
电压表V2、V3的读数之差与电流表A2的读数的比值不变,等于输电线的电阻值,变压器的输入功率等于输出功率,都增大,故、D正确
专题规范练
1(多选)(2016&
全国丙卷&
19)如图1,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光下列说法正确的是( )图1
A原、副线圈匝数比为9∶1
B原、副线圈匝数比为1∶9
此时a和b的电功率之比为9∶1
D此时a和b的电功率之比为1∶9
解析 设灯泡的额定电压为U0,两灯泡均能正常发光,所以原线圈输出端电压为U1=9U0,副线圈两端电压为U2=U0,故U1U2=91,n1n2=U1U2=91,A正确,B错误;
根据公式I1I2=n2n1可得,I1I2=19,由于灯泡两端的电压相等,所以根据公式P=UI可得,灯泡a和b的电功率之比为1∶9,错误,D正确
2(多选)如图2所示,A为巨磁电阻,当它周围的磁场增强时,其阻值增大;
为电容器当有磁铁靠近A时,下列说法正确的有( )图2
A电流表的示数减小
B电容器的电荷量增大
电压表的示数变小
D电内部消耗的功率变大
答案 AB
解析 当有磁铁靠近A时,它周围的磁场增强,其阻值增大,则外电路电阻变大,干路电流减小,电流表的示数减小,选项A正确;
电内阻上的电压减小,故路端电压变大,则电压表的示数变大,选项错误;
根据Q=U可知,电容器的电荷量增大,选项B正确;
根据P内=I2r可知,I减小,则电内部消耗的功率变小,选项D错误,故选A、B
3(2016&
4)一自耦变压器如图3所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分,接在、d间作为副线圈,在a、b间输入电压为U1的交变电流时,、d间的输出电压为U2,在将滑动触头从点顺时针转到N点的过程中( )图3
AU2&
gt;
U1,U2降低BU2&
U1,U2升高
U2&
lt;
U1,U2降低DU2&
解析 由U1U2=n1n2,n1&
n2知U2&
U1;
滑动触头从点顺时针旋转至N点过程,n2减小,则U2降低,项正确
4图4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、副线圈匝数分别为n1、n2在T的原线圈两端接入一电压u=Usinωt的交流电,若输送电功率为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为( )图4
A(n1n2)U24rB(n2n1)U24r
4(n1n2)2(PU)2rD4(n2n1)2(PU)2r
解析 输入电压为:
U1=U2,由U1U2=n1n2得:
U2=n2U2n1,又由P=I2U2,输电线上损失的电功率为:
Pr=I22&
2r=4(n1n2)2(PU)2r,对
(多选)(2016&
海南&
9)如图(a)中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,电压表和电流表均为理想交流电表原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图(b)所示下列说法正确的是( )图
A变压器输入、输出功率之比为4∶1
B变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4
u随t变化的规律为u=1sin(0πt)V
D若热敏电阻RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大
答案 BD
解析 由题意知,变压器是理想变压器,故变压器输入、输出功率之比为1∶1,故选项A错误;
变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,即I1I2=n2n1=14,故选项B正确;
由题图(b)可知交流电压最大值U=1V,周期T=002s,可由周期求出角速度的值为ω=100πrad/s,则可得交流电压u的表达式u=1sin(100πt)V,故选项错误;
RT处温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确
6(多选)在如图6所示的电路中,电表均为理想电表,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是( )图6
A灯泡L变亮
B电压表读数变大
电容器上电荷量减少
D电流表读数变小
解析 滑动变阻器的滑片P向左移动,变阻器R接入回路的电阻增加,回路中的总阻值增大由I=ER总知,回路中的电流减小,灯泡L变暗,电流表的示数变小,A错,D对;
由U=E-Ir知,电流减小,路端电压增大,电压表的示数增大,B对;
由UR=E-I(r+rL),知R两端的电压增大,电容器上的电荷量增加,错
7(多选)(2016&
上海&
18)如图7所示电路中,电内阻忽略不计闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;
在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中( )图7
AU先变大后变小
BI先变小后变大
U与I比值先变大后变小
DU变化量与I变化量比值等于R3
解析 据题意,由于电内阻不计,电压表的示数总是不变,故选项A错误;
滑片滑动过程中,电阻R1的阻值先增大后减小,电压不变,所以电流表示数先减小后增大,故选项B、正确;
由于电压表示数没有变化,故选项D错误
8(多选)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图8为汽车启动原理图,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A;
电动机启动时电流表读数为8A若电电动势为12V,内阻为00Ω,电动机内阻为002Ω,电流表内阻不计,则电动机启动时( )图8
A车灯的电压为96V
B通过电动机的电流为48A
电动机的功率为0
D电动机输出的机械功率为430
解析 当电动机未启动时,此时U外1=E-I1r=12V-10×
00V=12V
则车灯的电阻为:
R=U外1I1=1210Ω=12Ω
当电动机启动后:
U外2=E-I2r=12V-8×
00V=96V,由于电动机和车灯并联,故车灯的电压为96V,即选项A正确;
则此时通过车灯的电流为I灯1=U外2R=8A,故通过电动机的电流为I机=8A-8A=0A,故选项B错误;
此时电动机的功率为:
P=I机U外2=0×
96=480,故选项错误;
此时电动机输出的机械功率为:
P出=P-I2机r机=430,故选项D正确
9如图9所示,在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为T,转轴12垂直于磁场方向,线圈电阻为2Ω从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°
时的感应电流为1A下列说法正确的是( )图9
A线圈消耗的电功率为1
B线圈中感应电流的有效值为2A
任意时刻线圈中的感应电动势为e=22s2πTt
D任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=2Tπsin2πTt
解析 从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=Isθ,则电流的最大值为:
I=isθ=2A;
线圈消耗的电功率为:
P=I2r=(22I)2r=4,故A错误;
有效值为:
I=I2=2A,故B错误;
感应电动势的最大值为:
E=Ir=2×
2V=4V;
任意时刻线圈中的感应电动势为:
e=Es2πTt=4s2πTt故错误;
任意时刻穿过线圈的磁通量为:
Φ=Φsin2πTt;
根据公式E=NBSω=NΦ2πT可得:
Φ=2Tπ,故Φ=2Tπsin2πTt,故D正确
10如图10所示,矩形闭合导线框ABD处于可视为水平方向的匀强磁场中,线框绕垂直于磁场的轴′匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接有一只“11V,33”的灯泡当灯泡正常发光时,变压器输入电压u=332s(10πt)V下列说法正确的是( )图10
A图示位置可能是计时起点
B图示位置线框中产生的磁通量变化率最小
变压器原、副线圈匝数之比为32∶1
D通过电流表A的电流为2A
解析 根据瞬时值表达式可知,线框转动的计时起点是线框平面与磁感线平行的位置,不是图示的位置,选项A错误;
图示位置线框中的磁通量最大,磁通量的变化率最小,选项B正确;
变压器原线圈的电压有效值为33V,副线圈电压为11V,根据U1U2=n1n2,则变压器原、副线圈匝数之比为3∶1,选项错误;
根据输出功率与输入功率相等可知,通过电流表A的电流为I=PU1=3333A=1A,选项D错误
11(多选)如图11所示,图线①表示某电池组的输出电压-电流关系,图线②表示其输出功率-电流关系根据图线可以求出( )图11
A电电动势
B电内阻
电池组的输出电压为4V时输出功率为100
D电池组的输出功率为120时,电路消耗的总功率为200
答案 ABD
解析 U-I图线与U轴交点表示电路处于断路状态,则电的电动势E=U=0V电的内阻等于图线斜率绝对值大小,则有r=|ΔUΔI|=0-2Ω=Ω,故A、B正确;
电池组的输出电压为4V时,内电压为V,故电流为VΩ=1A,故输出功率为:
P=UI=4V×
1A=4,故错误;
电池组的输出功率为120时,由P-I图线读出电流I=4A,故电路消耗的总功率为P=EI=0V×
4A=200,故D正确
12如图12所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶,原线圈接u1=110sin(100πt)V的交流电,电阻R1=R2=2Ω,D为理想二极管,则( )图12
A通过电阻R1的电流为2A
B二极管的反向耐压值应大于0V
原线圈的输入功率为200
D通过原线圈的电流为111A
解析 由原线圈接u1=110sin100πtV与原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶,根据U1U2=n1n2可知,副线圈的电压为U2=1×
1102V=272V,通过电阻R1的电流为IR1=U2R1=112A,故A错误;
变压器副线圈电压最大值为U2=2U2=0V,故二极管的反向耐压值应大于0V,选项B正确;
R1消耗的功率为PR1=U2IR1=600,故原线圈消耗的功率大于600,选项错误;
通过电阻R1的电流为IR1=112A,则通过原线圈的电流应该大于I=n2n1IR1=2A,选项D错误
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- 高考 物理 考前 知识 专题 直流 电路 交流电路 复习题