2023屆高考物理二輪復習跟蹤強化訓練11

跟蹤強化訓練(十一)一、選擇題1．(多項選擇)如下圖，理想變壓器的副線圈接有規(guī)格為“44V44W〞的燈泡和線圈電阻為r＝1Ω的電動機M，原線圈上接有u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的正弦交流電壓，此時燈泡和電動機都正常工作，且原線圈中的理想交流電流表示數(shù)為1A，不考慮燈泡電阻變化和電動機內(nèi)阻變化，那么以下說法正確的選項是()A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為4∶1B．電動機的輸出功率為176WC．電動機的熱功率為16WD．假設電動機被卡住，燈泡仍正常發(fā)光，那么電流表示數(shù)將變?yōu)?A，此時應立即切斷電源[解析]原線圈電壓有效值為U1＝220V，副線圈燈泡正常工作，故電壓有效值U2＝44V，原、副線圈的匝數(shù)的比值eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝5，選項A錯誤；根據(jù)U1I1＝U2I2，得副線圈電流有效值I2＝5A，燈泡電流IL＝eq\f(PL,U2)＝1A，那么通過電動機的電流IM＝I2－IL＝4A，電動機輸入功率P入＝U2IM＝176W，內(nèi)耗熱功率P熱＝Ieq\o\al(2,M)r＝16W，輸出功率為P出＝P入－P熱＝160W，應選項C正確，B錯誤；假設電動機被卡住，燈泡仍正常發(fā)光，那么通過電動機的電流變?yōu)镮M′＝eq\f(U2,r)＝44A，副線圈中電流變?yōu)镮2′＝IM′＋IL＝45A，原線圈中電流變?yōu)镮1′＝eq\f(n2,n1)I2′＝9A，電路中消耗的功率增大，此時應立即切斷電源，選項D正確．[答案]CD2．(2023·北京卷)如下圖，理想變壓器的原線圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電源上，副線圈接有R＝55Ω的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2∶1，電流表、電壓表均為理想電表．以下說法正確的選項是()A．原線圈的輸入功率為220eq\r(2)WB．電流表的讀數(shù)為1AC．電壓表的讀數(shù)為110eq\r(2)VD．副線圈輸出交流電的周期為50s[解析]由題知，原線圈電壓有效值U1＝220V，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2可知副線圈電壓有效值U2＝110V，C錯誤．I2＝eq\f(U2,R)＝2A，根據(jù)I1∶I2＝n2∶n1，可知I1＝1A，B正確．原線圈輸入功率P＝U1I1＝220W，A錯誤．由題知ω＝100π，變壓器不改變交流電的周期，故T2＝T1＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(1,50)s，D錯誤．[答案]B3．(多項選擇)(2023·江蘇卷)某音響電路的簡化電路圖如下圖，輸入信號既有高頻成分，也有低頻成分，那么()A．電感L1的作用是通高頻B．電容C2的作用是通高頻C．揚聲器甲用于輸出高頻成分D．揚聲器乙用于輸出高頻成分[解析]電感線圈有通低頻、阻高頻的作用，A錯誤．電容器有通高頻、阻低頻的作用，B正確．由此可以判斷，揚聲器甲用于輸出低頻成分，揚聲器乙用于輸出高頻成分，C錯誤，D正確．[答案]BD4．(多項選擇)(2023·黑龍江大慶一模)如下圖，N匝矩形導線框在磁感應強度為B的勻強磁場中繞軸OO′勻速轉動，線框面積為S，線框的電阻、電感均不計，外電路接有電阻R、理想電流表A和二極管D.電流表的示數(shù)為I，二極管D具有單向導電性，即正向電阻為零，反向電阻無窮大，以下說法正確的選項是()A．導線框轉動的角速度為eq\f(4RI,NBS)B．導線框轉動的角速度為eq\f(2RI,NBS)C．導線框轉到圖示位置時，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零D．導線框轉到圖示位置時，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢最大[解析]導線框產(chǎn)生的最大感應電動勢Em＝NBSω.根據(jù)二極管的特點可知，在一個周期內(nèi)有半個周期回路中有電流，根據(jù)交流電電流的熱效應可知eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(NBSω,\r(2))))2,R)·eq\f(T,2)＝I2RT，解得ω＝eq\f(2RI,NBS)，A錯誤，B正確．導線框轉到圖示位置時，位于中性面處，導線框中的磁通量最大，瞬時電動勢為零，C正確，D錯誤．[答案]BC5．(2023·湖南邵陽聯(lián)考)如圖甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次以不同的轉速繞與磁感線垂直的軸勻速轉動，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的e－t圖象分別如圖乙中曲線a、b所示，那么()A．兩次t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零B．曲線a表示的交變電動勢的頻率為25HzC．曲線b表示的交變電動勢的最大值為15VD．曲線a、b對應的線圈轉速之比為3∶2[解析]在t＝0時刻，線圈處在中性面上，此時磁通量最大，A錯誤．曲線a的周期Ta＝0.02s，故交變電動勢的頻率fa＝eq\f(1,Ta)＝50Hz，B錯誤．轉速n＝eq\f(2π,T)，故兩者的轉速之比na∶nb＝eq\f(1,Ta)∶eq\f(1,Tb)＝3∶2，曲線a表示的交變電動勢最大值是30V，根據(jù)Em＝nBSω可得，Ebm＝eq\f(2,3)Eam＝20V，C錯誤，D正確．[答案]D6．(2023·江西重點中學盟校聯(lián)考)如下圖，理想變壓器有兩個輸出端，電路中五個相同的燈泡都正常發(fā)光，那么三個線圈的匝數(shù)比N1∶N2∶N3是()A．1∶4∶2B．1∶2∶4C．4∶1∶2D．4∶2∶1[解析]由燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光知，流經(jīng)每個燈泡的電流都相等，設為I，每個燈泡兩端電壓都相等，設為U，那么U2＝U，U3＝2U；根據(jù)輸入功率等于輸出功率知，U1I＝U2·2I＋U3I，解得U1＝4U；再根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，N1∶N2∶N3＝U1∶U2∶U3＝4∶1∶2，C正確．[答案]C7．(多項選擇)(2023·河北冀州2月模擬)如下圖，理想變壓器輸入端接在電動勢隨時間變化、內(nèi)阻為r的交流電源上，輸出端接理想電流表及阻值為R的負載．如果要求負載上消耗的電功率最大，那么以下說法正確的選項是()A．該交流電源電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsin(100πt)B．變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為eq\r(\f(r,R))C．電流表的讀數(shù)為eq\f(Em,2\r(2Rr))D．負載上消耗的熱功率為eq\f(E\o\al(2,m),4r)[解析]由e－t圖象可知交流電的周期T＝4×10－2s，那么ω＝eq\f(2π,T)＝50πrad/s，所以e＝Emsin(50πt)，那么A項錯誤．對于理想變壓器，在電源輸出最大功率時，電流I1＝eq\f(Em,2\r(2)r)，此時，變壓器輸入功率恰好等于電源內(nèi)阻消耗的功率，又輸出功率等于輸入功率，那么Ieq\o\al(2,1)r＝Ieq\o\al(2,2)R，得出eq\f(I1,I2)＝eq\r(\f(R,r))，又eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，得出eq\f(n1,n2)＝eq\r(\f(r,R))，I2＝eq\f(Em,2\r(2Rr))，那么B、C項正確．負載上消耗的熱功率為P＝Ieq\o\al(2,2)R＝eq\f(E\o\al(2,m),8r)，那么D項錯誤．[答案]BC8．(多項選擇)(2023·山西五校四聯(lián))如圖甲所示，一臺線圈內(nèi)阻為2Ω的小型發(fā)電機外接一只電阻為10Ω的燈泡，發(fā)電機內(nèi)勻強磁場的磁感應強度為eq\f(\r(2),π)T，線圈的面積為0.01m2，發(fā)電機正常工作時燈泡的電流i隨時間t變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示．以下說法正確的選項是()A．t＝0.05s時，穿過線圈的磁通量為零B．t＝0.05s時，理想交流電壓表的示數(shù)為30VC．發(fā)電機內(nèi)線圈的匝數(shù)為240D．發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為9J[解析]由圖乙可知t＝0.05s時，發(fā)電機的輸出電流為最大值，此時線圈平面與中性面垂直，磁通量為零，A正確．由圖乙可知電流的有效值I＝3A，理想交流電壓表的示數(shù)U＝3×10V＝30V，B項正確．由圖乙可知，電流最大值為3eq\r(2)A，那么發(fā)電機產(chǎn)生的感應電動勢最大值Em＝nBSω＝(2Ω＋10Ω)×3eq\r(2)A＝36eq\r(2)V，又B＝eq\f(\r(2),π)T，S＝0.01m2，ω＝eq\f(2π,T)＝10πrad/s，得n＝360，C項錯誤．Q＝32×2×1J＝18J，D項錯誤．[答案]AB9．(2023·江西南昌3月模擬)某課外活動小組用二極管、電感線圈(感抗很大)、電容器、小燈泡等元件組裝了一個簡易交通指示燈模型，電路如下圖．關于該交通指示燈，以下說法正確的選項是()A．假設在AB端加適宜的直流電，且當B端為正時，綠燈亮，黃燈始終不亮B．假設在AB端加適宜的直流電，且當A端為正時，紅燈亮，黃燈始終不亮C．假設在AB端加適宜的正弦交流電，黃燈亮，綠燈、紅燈始終不亮D．假設在AB端加適宜的正弦交流電，黃燈始終不亮，綠燈、紅燈交替閃爍[解析]電容器具有通交流、隔直流的特性，二極管具有單向導電性，因電感線圈的感抗很大，那么其具有通直流，阻交流的特性．假設在AB端加適宜的直流電，當B端為正時，只有紅燈亮；當A端為正時，只有綠燈亮，那么A、B兩項錯誤．假設在A、B端加適宜的正弦交流電時，黃燈亮，而紅、綠燈都不亮，那么C項正確，D項錯誤．[答案]C10．(多項選擇)(2023·山東濰坊中學一模)如下圖，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡L1與正弦式交流電相連，副線圈通過導線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關S處于斷開狀態(tài)．當S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光．以下說法中正確的選項是()A．燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等B．燈泡L2兩端的電壓變小C．燈泡L1變亮，燈泡L2的亮度不變D．變壓器原線圈的輸入功率不變[解析]當S閉合后，根據(jù)I1n1＝I2n2可知，因為是降壓變壓器，n1>n2，那么I1<I2，I1等于燈泡L1的電流，I2是燈泡L2和L3的電流之和，那么燈泡L1、L2中的電流有效值可能相等，故A正確；當S閉合后，副線圈回路總電阻變小，輸出功率變大，輸出電流變大，變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以變壓器的輸入功率變大，輸入電流變大，燈泡L1分擔的電壓變大，燈泡L1變亮，那么原線圈兩端電壓減小，又原副線圈匝數(shù)不變，故副線圈兩端電壓變小，燈泡L2兩端的電壓變小，L2變暗，故B正確，C、D錯誤．[答案]AB二、非選擇題11．(2023·荊州期末調(diào)考)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)n1∶n2＝3∶1，原線圈電路中接有一量程為3A的理想交流電流表，副線圈兩端接有理想交流電壓表、可變電阻R以及假設干“6V,6W〞的相同燈泡．輸入端交變電壓u的圖象如圖乙所示．(1)求圖甲中電壓表的讀數(shù)；(2)要求燈泡均正常發(fā)光，求電路中最多允許接入的燈泡個數(shù)；(3)為滿足(2)中的要求，求可變電阻R應調(diào)到的電阻值．[解析](1)根據(jù)題圖乙，可得原線圈電壓的最大值U1m＝27eq\r(2)V，其有效值為U1＝27V，根據(jù)n1∶n2＝U1∶U2，代入數(shù)據(jù)可得電壓表的讀數(shù)U2＝9V.(2)設原線圈中通過的電流為I1，副線圈中通過的電流為I2，為使副線圈接入的燈泡最多，那么I1＝3A，根據(jù)U1I1＝U2I2，U2＝eq\f(n2,n1)U1，代入數(shù)據(jù)可得I2＝9A，正常發(fā)光時每個燈泡中電流為I燈＝eq\f(P燈,U燈)＝1A，所以允許接入的燈泡個數(shù)為n＝eq\f(I2,I燈)＝9(盞)．(3)電阻兩端電壓為UR＝U2－U燈＝3V，電阻阻值為R＝eq\f(UR,I2)＝eq\f(1,3)Ω.[答案](1)9V(2)9盞(3)eq\f(1,3)Ω12．(2023·江西六校聯(lián)考)如圖甲所示，長、寬分別為L1、L2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉動．線框的兩個末端分別與兩個彼此絕緣的銅環(huán)C、D(集流環(huán))焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連．線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應強度B的大小隨時間t的變化關系如圖乙所示，其中B0、B1和t1均為．在0～t1時間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時刻后線框在外力的驅動下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉動．求：(1)0～t1時間內(nèi)通過電阻R的電流大??；(2)線框勻速轉動后，在轉動一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量；(3)線框勻速轉動后，從圖甲所示位置轉過90°的過程中，通過電阻R的電荷量．[解析](1)在0～t1時間內(nèi)，金屬線框中的感應電動勢為E1＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(nL1L2B1－B0,t1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，通過電阻R的電流I1＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(nL1L2B1－B0,R＋rt1).(2)線框產(chǎn)生感應電動勢的最大值Em＝nB1L1感應電動勢的有效值E＝eq\f(\r(2),2)nB1L1L2ω通過電阻R的電流的有效值I＝eq\f(\r(2)nB1L1L2ω,2R＋r)線框轉動一周所需的時間t＝eq\f(2π,ω)此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt＝πRωeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(nB1L1L2,R＋r))