2019高考物理二轮复习专题突破直流电路与交流电路带解析.docx

[限训练•通高考]　　 　　　　　　　　　　　　 　科学设题　拿下高考高分 (45分钟) 一、单项选择题 1．如图所示为一种变压器的实物图，根据其铭牌上所提供的信息，以下判断正确的是(　　) A．这是一个升压变压器 B．原线圈的匝数比副线圈的匝数多 C．当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出直流电压12 V D．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流小 解析：根据铭牌信息，输入电压为220 V，输出电压为12 V，这是一个降压变压器，原线圈的匝数比副线圈的匝数多，选项A错误，B正确；当原线圈输入交流电压220 V时，副线圈输出交流电压12 V，选项C错误；当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，根据变压器功率关系，副线圈中电流比原线圈中电流大，选项D错误． 答案：B 2.在如图所示的电路中，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P缓慢向右移动，则下列说法正确的是(　　) A．灯泡L变暗 B．电源内部消耗的功率先变大后变小 C．电容器C上的电荷量增加 D．流过R1的电流方向由左向右 解析：滑片P右移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，故灯泡L变亮，选项A错误；电源内部消耗的电功率P内＝I2r，随电流的增大，电源内部消耗功率一直变大，选项B错误；由U＝IR可知，灯泡两端电压和电源内电压均增大所以滑动变阻器两端电压减小，故与滑动变阻器并联的电容器C两端电压减小，由Q＝CU可知，电容器C上的电荷量减少，选项C错误；电容器C带电荷量减少，故电容器C处于放电状态，流过R1的电流方向由左向右，D项正确． 答案：D 3.某交流发电机产生的感应电动势随时间变化的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．t＝0时刻发电机的转动线圈位于中性面 B．在1 s内发电机的线圈绕轴转动50圈 C．将此交流电接到匝数比是1∶10的升压变压器上，副线圈的电压有效值为2 2002 V D．将此交流电与耐压值是220 V的电容器相连，电容器不会被击穿 解析：由题图知t＝0时刻，感应电动势最大，线圈位于与中性面垂直的平面，选项A错误；交流电的周期是0.02 s，一个周期内线圈转动1圈，1 s内有50个周期，所以线圈转动50圈，选项B正确；原线圈电压的有效值U1＝Um2＝220 V，由U1U2＝n1n2可得，副线圈电压的有效值为2 200 V，选项C错误；此交流电电压的最大值为2202 V，大于220 V，所以耐压值为220 V的电容器会被击穿，选项D错误． 答案：B 4.如图所示，电阻不计的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的交流电压瞬时值表达式为u＝1002cos 100πt(V)．下列说法正确的是(　　) A．当线圈平面与磁感线平行时，磁通量变化率最大 B．该交流电压的频率为100 Hz C．穿过线圈的磁通量最大值是 2 Wb D．用理想电压表测量该电压，其示数约为141 V 解析：当线圈平面与磁感线平行时，产生的感应电动势最大，此时磁通量变化率最大，A项正确；频率f＝100π2π Hz＝50 Hz，B项错误；感应电动势的最大值Em＝1002 V，根据Em＝NBSω可知，BS＝Emω＝1002100π Wb＝2π Wb，C项错误；电压表测量的是有效值，则E＝Em2＝100 V，D项错误． 答案：A 5．(2018•高考天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的12，则(　　) A．R消耗的功率变为12P B．电压表V的读数变为12U C．电流表A的读数变为2I D．通过R的交变电流频率不变 解析：由正弦交流电的产生原理可知，其电动势的最大值Em＝NBSω，而ω＝2πn，有效值E＝22Em，线圈转速变为原来的12，则U1＝E变为原来的12.由U1U2＝n1n2知U2变为原来的12，电压表读数变为原来的12，选项B正确；R消耗的功率P＝U22R，故R消耗的功率变为原来的14，选项A错误；由P入＝P出得，U1I1＝U22R，故I1变为原来的12，即电流表读数变为原来的12，选项C错误；变压器不改变交变电流的频率，故通过R的交变电流频率变为原来的12，选项D错误． 答案：B 6.(2015•高考全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶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(　　) A．U＝66 V，k＝19　　　　 B.U＝22 V，k＝19 C．U＝66 V，k＝13 D．U＝22 V，k＝13 解析：设原线圈中电流为I，由I1I2＝n2n1知，副线圈中的电流I2＝3I，由题意知副线圈中电阻两端的电压U＝3IR，则原线圈回路中R两端的电压U′＝IR＝U3，原线圈两端的电压U1＝3U，由闭合电路中电压关系可知U1＋U′＝220 V，即3U＋U3＝220 V，U＝66 V，原线圈回路中电阻消耗的功率P1＝I2R，副线圈回路中电阻消耗的功率P2＝(3I)2R，P1P2＝k＝I2R(3I)2R＝19，选项A正确． 答案：A 7．(2018•四川雅安高三第三次诊断)如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交变电流的电压随时间变化的图象如图乙所示，经原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器给一灯泡供电如图丙所示，灯泡的额定功率为22 W．闭合开关后，灯泡正常发光，下列说法正确的是(　　) A．t＝0.01 s时穿过线框的磁通量为零 B．变压器原线圈中电流表示数为1 A C．交流发电机的转速为100 r/s D．灯泡的额定电压为2202 V 解析：由题图乙可知，当t＝0.01 s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故A错误；原线圈输入电压为有效值为22 V，则副线圈的电压为220 V，由P＝UI可知，副线圈电流I2＝PU＝22220 A＝0.1 A，则由I1I2＝101，求得I1＝1 A，故B正确；由题图乙可知，交流电的周期为0.02 s，则转速为n＝1T＝ 50 r/s，故C错误；灯泡正常发光，故额定电压为220 V，故D错误． 答案：B 二、多项选择题 8．(2018•贵州普通高等学校招生适应性考试)如图所示，L1、L2、L3为三只完全相同的小灯泡，其中L1接在理想变压器的原线圈上，L2、L3并联在副线圈两端，三只灯泡均正常发光．已知输入端电压为U，则(　　) A．理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶2 B．理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1 C．小灯泡额定电压为U2 D．小灯泡额定电压为U3 解析：设每只小灯泡的额定电流为I，因并联在副线圈两端的两只小灯泡均正常发光，所以副线圈中的总电流为2I，原、副线圈电流之比为1∶2，所以原、副线圈的匝数之比为2∶1，则有原、副线圈两端的电压之比为2∶1，故B正确，A错误；设小灯泡的额定电压为U1，则有副线圈电压为U1，所以原线圈电压为2U1，又因为原线圈与灯泡串联，所以U＝2U1＋U1，解得U1＝U3，故D正确，C错误． 答案：BD 9．某温度检测、光电控制加热装置原理图如图所示．图中RT为热敏电阻(随温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻．当R处温度升高时(　　) A．L变亮 B．流过R3的电流减小 C．E2的路端电压增大 D．R的功率减小 解析：当R处温度升高时，RT阻值变小，左侧回路中的电流变大，L消耗的功率变大，所以L变亮，L的光照强度增大，RG阻值变小，通过R2的电流变大，E2的路端电压变小，R两端电压变小，通过R的电流也变小，所以R消耗的电功率变小，通过R3的电流变大，选项A、D正确． 答案：AD 10．(2018•河北衡水一中测试)如图所示，理想变压器原线圈接入正弦交流电，副线圈的匝数可以通过滑动触头P调节．RT为热敏电阻，当环境温度升高时，RT的阻值变小．下列说法正确的有(　　) A．P向下滑动时，电压表读数变大 B．P向下滑动时，电流表读数变小 C．若环境温度升高，变压器的输入功率变大 D．若环境温度升高，灯泡消耗的功率变小 解析：根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，当P向下滑动时，副线圈的匝数变小，变压器的输出电压变小，电压表读数变小，选项A错误；根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，当P向下滑动时，副线圈的匝数变小，变压器的输出电压变小，副线圈电流减小，输出功率变小，根据输入功率等于输出功率可知，原线圈电流也减小，所以电流表读数变小，选项B正确；当环境温度升高时，RT的阻值会变小，在电压不变的情况下，副线圈的电流就会变大，变压器的输出功率变大，变压器的输入功率也变大，选项C正确；当环境温度升高时，RT的阻值会变小，在电压不变的情况下，副线圈的电流就会变大，根据P＝I2R可知灯泡消耗的功率变大，选项D错误． 答案：BC 11．(2018•湖南张家界高三第三次模拟)如图甲所示，理想变压器原线圈匝数n1＝200匝，副线圈匝数n2＝100匝，交流电压表和交流电流表均为理想电表，两个电阻R的阻值均为125 Ω，图乙为原线圈两端的输入电压与时间的关系图象，下列说法正确的是(　　) A．通过电阻的交流电频率为50 Hz B．电压表的示数为250 V C．电流表的示数为0.25 A D．每个电阻R两端电压最大值为1252 V 解析：由题图乙知T＝0.02 s，则f＝1T＝50 Hz，变压器不改变交流电的频率，所以输出交流电的频率仍为50 Hz，A正确；由U1U2＝n1n2可知，电压表的示数U2＝n2n1U1＝125 V，B错误；根据欧姆定律可得副线圈中的电流I2＝U22R＝0.5 A，又I1I2＝n2n1，则电流表的示数I1＝n2n1I2＝0.25 A，C正确；因为副线圈两端电压有效值为125 V，故副线圈两端最大电压为1252 V，故副线圈中每个电阻R两端电压最大值为12522 V，D错误． 答案：AC 12．如图所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动，并与理想变压器的原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡，灯泡正常发光．从线圈通过中性面开始计时，下列说法正确的是(　　) A．图示位置穿过线框的磁通量变化率最大 B．灯泡中的电流方向每秒改变ω2π次 C．线框中产生感应电动势的表达式为e＝nBSωsin ωt D．变压器原、副线圈匝数之比为nBSω2U 解析：图示位置线框位于中性面，穿过线框的磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，A错误；交流电的周期为T＝2πω，一个周期内电流方向改变两次，则灯泡中的电流方向每秒改变ωπ次，B错误；交流电的电动势最大值Emax＝nBSω，则线框中产生感应电动势的表达式为e＝nBSωsin ωt，C正确；交流电的有效值为U1＝nBSω2，则n1n2＝U1U2＝nBSω2U，D正确． 答案：CD 13.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T1的原、副线圈匝数之比为n1∶n2＝1∶10，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r＝2 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3∶n4＝10∶1.若T2的用电设备两端的电压为U4＝200 V，用电设备消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，则(　　) A．T1的副线圈两端电压的最大值为2 0102 V B．T2的原线圈两端的电压为2 000 V C．输电线上损失的电功率为50 W D．T1的原线圈输入的电功率为10.1 kW 解析：因为用电设备消耗的电功率为10 kW，T2副线圈两端的电压为U4＝ 200 V，则流过T2副线圈的电流为I4＝PU4＝10 kW200 V＝50 A，由变压器原、副线圈的电流与线圈匝数的关系I3I4＝n4n3，可得I3＝5 A，由U3U4＝n3n4，可知T2原线圈两端的电压为U3＝2 000 V，B正确；输电线的电阻分得的电压为U线＝I3•2r＝5×2 V＝10 V，所以T1副线圈两端的电压为U2＝U3＋U线＝(2 000＋10)V＝2 010 V，其最大值为U2m＝2 0102 V，A正确；输电线上损失的电功率为P损＝I23•2r＝50 W，C正确；由能量守恒定律可知T1副线圈的输出功率为P出＝(10 000＋50)W＝ 10 050 W，因此T1原线圈的输入功率为10 050 W，D错误． 答案：ABC 14．如图所示，电阻不计的金属导轨PQ、MN水平平行放置，间距为L，导轨的P、M端接到匝数比为n1∶n2＝1∶2的理想变压器的原线圈两端变压器的副线圈接有阻值为R的电阻．在两导轨间x≥0区域有垂直导轨平面的磁场，磁场的磁感应强度B＝B0sin 2kπx(T)，一阻值不计的导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好．开始时导体棒处于x＝0处，从t＝0时刻起，导体棒ab在沿x正方向的力F作用下做速度为v的匀速运动，则(　　) A．导体棒ab中产生的交变电流的频率为kv B．交流电压表的示数为2B0Lv C．交流电流表的示数为4B0LvR D．在t时间内力F做的功为2B20L2v2tR 解析：导体棒ab切割磁感线，产生的感应电动势E＝BLv＝B0Lvsin 2kπvt(V)，则产生的交变电流的频率为kv，A正确；由E＝B0Lvsin 2kπvt(V)可知，原线圈所加交变电压的有效值为U1＝B0Lv2，由U1U2＝n1n2得U2＝2B0Lv，B错误；因U2＝2B0Lv，I2＝U2R，由I1I2＝n2n1得I1＝22B0LvR，C错误；依据能量守恒定律，得WF＝QR＝I22Rt＝2B20L2v2tR，D正确． 答案：AD

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