高考物理二輪作業(yè)手冊 第8講 恒定電流和交變電流

專題限時集訓(八)[第8講恒定電流和交變電流](時間：40分鐘)1．如圖8－1所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，正確接入電路中的電表a、b、c均有正常示數(shù)(既不為零，也不超量程；電表均為理想電壓表或電流表)，在滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中，關于a、b、c三只電表示數(shù)的變化，以下說法正確的是()圖8－1A．a(chǎn)的示數(shù)將變大，c的示數(shù)將變小B．a(chǎn)的示數(shù)將變小，c的示數(shù)將變大C．a(chǎn)的示數(shù)將變小，b的示數(shù)將變小D．b的示數(shù)將不變，c的示數(shù)將變小2.如圖8－2所示，電路中L1、L2、L3是三盞完全相同的白熾小燈泡，把它們串聯(lián)后接在電壓恒為6V的電源上，三個小燈泡都正常發(fā)光，后來三個小燈泡都不亮了，用電壓表接a、c兩端時，示數(shù)是6V；接b、d兩端時，電壓表示數(shù)為零；接a、b兩端時，示數(shù)也為零．導線連接良好，則燈絲燒斷的小燈泡可能是()圖8－2A．僅是L1B．僅是L2C．L1和L2D．L2和L33．2007年諾貝爾物理學獎授予了兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應的物理學家．某探究小組查到某磁敏電阻在室溫下的電阻隨磁感應強度變化曲線如圖8－3甲所示，其中R、R0分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值．為研究其磁敏特性設計了如圖乙所示的電路．關于這個探究實驗，下列說法中正確的是()甲乙圖8－3A．閉合開關S，圖乙中只增加磁感應強度的大小時，電壓表的示數(shù)增大B．閉合開關S，圖乙中只增加磁感應強度的大小時，電流表的示數(shù)增大C．閉合開關S，圖乙中只改變磁場方向與原來方向相反時，電壓表的示數(shù)減小D．閉合開關S，圖乙中只改變磁場方向與原來方向相反時，電流表的示數(shù)減小4．如圖8－4所示，圖甲中M為一電動機，當滑動變阻器的觸頭從一端滑到另一端的過程中，兩個電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示．已知電流表讀數(shù)在0.2A以下時，電動機沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動．不考慮電表對電路的影響，以下判斷正確的是()甲乙圖8－4A．電路中的電源電動勢為3.4VB．變阻器向右滑動時，V2讀數(shù)逐漸減小C．此電路中，電動機的最大輸出功率為0.9WD.變阻器的最大阻值為30Ω5．如圖8－5所示，正方形單匝線框abcd的邊長為L，每邊電阻均為r，線框在磁感應強度為B的勻強磁場中以角速度ω繞cd軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸與磁感線垂直．一理想電壓表用電刷接在線框的c、d兩點上．下列說法中正確的是()圖8－5A．電壓表讀數(shù)為eq\f(\r(2),2)BωL2B．電壓表讀數(shù)為eq\f(\r(2),8)BωL2C．從圖示位置開始計時，流過線框電流的瞬時值表達式為i＝eq\f(BωL2,4r)sinωtD．線框從圖示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，流過cd邊的電荷量為q＝eq\f(BL2,r)6．如圖8－6甲所示，一理想變壓器給一個小燈泡供電．當原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時，額定功率10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40Ω，圖中電壓表為理想電表，下列說法正確的是()甲乙圖8－6A．變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u＝220eq\r(2)sinπt(V)B．電壓表的示數(shù)為220VC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1D．變壓器的輸入功率為110W7．如圖8－7所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20∶1，當原線圈兩端接入u1＝4400eq\r(2)sin314t(V)的交變電壓時，副線圈接入“220V，60W”的燈泡10只，不計輸電線上的電阻，則下列說法正確的是()圖8－7A．理想電壓表的示數(shù)為220eq\r(2)VB．理想電流表的示數(shù)為eq\f(3,22)AC．原線圈輸入功率為1200WD．變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值是4400eq\r(2)Wb/s8．如圖8－8所示，導體棒ab兩個端點分別搭接在兩個豎直放置、電阻不計、半徑相等的金屬圓環(huán)上，圓環(huán)通過電刷分別與兩導線c、d相接，c、d兩導線的端點分別接在匝數(shù)比n1∶n2＝10∶1的變壓器原線圈兩端，變壓器副線圈接一滑動變阻器R0，勻強磁場的磁感應強度為B，方向豎直向下，導體棒ab長為L(電阻不計)，繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動．如果變阻器的阻值為R時，通過電流表的電流為I，則()圖8－8A．變阻器上消耗的功率為P＝10I2RB．變壓器原線圈兩端的電壓U1＝10IRC．取ab在環(huán)的最低端時t＝0，則棒ab中感應電流的表達式是i＝eq\r(2)IsinωtD．a(chǎn)b沿環(huán)轉(zhuǎn)動過程中受到的最大安培力F＝eq\r(2)BIL9．“5·12”汶川大地震發(fā)生后，山東省某公司向災區(qū)北川捐贈一批柴油發(fā)電機．該柴油發(fā)電機說明書的部分內(nèi)容如下表所示．現(xiàn)在用一臺該型號的柴油發(fā)電機給災民臨時安置區(qū)供電，發(fā)電機到安置區(qū)的距離是400m，輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導線，該型導線單位長度的電阻為2.5×10－4Ω/m.安置區(qū)家用電器的總功率為44kW，當這些家用電器(額定電壓為220V)都正常工作時型號AED6500S最大輸出功率60kW輸出電壓范圍220V～300VA.輸電線路中的電流為20B．輸電線路損失的電功率為8000WC．發(fā)電機實際輸出電壓是300VD．如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦交流電，則輸出電壓最大值是300V10．有人為汽車設計的一個“再生能源裝置”原理簡圖如圖8－9所示，當汽車減速時，線圈受到磁場的阻尼作用幫助汽車減速，同時產(chǎn)生電能儲存?zhèn)溆茫畧D甲中，線圈的匝數(shù)為n，ab長度為L1，bc長度為L2.圖乙是此裝置的側(cè)視圖，切割處磁場的磁感應強度大小恒為B，有理想邊界的兩個扇形磁場區(qū)夾角都是90°.某次測試時，外力使線圈以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動，電刷M端和N端接電流傳感器，電流傳感器記錄的i－t圖像如圖丙所示(I為已知量)，取ab邊剛開始進入左側(cè)的扇形磁場時刻t＝0.不計線圈轉(zhuǎn)動軸處的摩擦．甲乙丙圖8－9(1)求線圈在圖乙所示位置時，產(chǎn)生電動勢E的大小，并指明電刷M和N哪個接電源正極．(2)求閉合電路的總電阻R和外力做功的平均功率P.(3)為了能夠獲得更多的電能，依據(jù)所學的物理知識，請你提出改進該裝置的三條建議．

專題限時集訓(八)1．A[解析]由題意，a是電流表，測量流過滑動變阻器的電流，b是電流表，測量干路電流，c是電壓表，測量電源路端電壓．在滑動變阻器滑片P向右移動過程中，電阻變小，由閉合電路歐姆定律，電流表b的示數(shù)變大，路端電壓U＝E－Ir變小，通過R的電流變小，電流表a的示數(shù)Ia＝I－IR變大，選項A正確．2.C3．A[解析]閉合開關S，圖乙中只增加磁感應強度的大小時，磁敏電阻增大，電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小，選項A正確，選項B錯誤；閉合開關S，圖乙中只改變磁場方向與原來方向相反時，磁敏電阻不變，電壓表的示數(shù)和電流表的示數(shù)不變，選項C、D錯誤．4．D[解析]由圖乙可知電源電動勢E＝3.6V，選項A錯誤；變阻器向右滑動時，R阻值變大，總電流減小，V2讀數(shù)逐漸變大，選項B錯誤；電動機內(nèi)阻rM＝eq\f(0.8－0.4,0.2－0.1)Ω＝4Ω，當電流I＝0.3A時，電動機的輸出功率最大，最大為PM＝UI－I2rM＝0.54W，選項C錯誤；電源內(nèi)阻r＝eq\f(3.4－3.0,0.3－0.1)Ω＝2Ω，當電流I＝0.1A時，滑動變阻器的阻值最大，由閉合電路歐姆定律，滑動變阻器的最大阻值R＝eq\f(E,I)－r－rM＝30Ω，選項D正確．5．B[解析]從圖示位置開始計時，ab切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢e＝BL2ωcosωt，電流的瞬時表達式i＝eq\f(BωL2,4r)cosωt，感應電動勢的有效值為E＝eq\f(\r(2),2)BL2ω，c、d兩點的電壓Ucd＝eq\f(1,4)E＝eq\f(\r(2),8)BL2ω，選項A、C錯誤，選項B正確；線框從圖示位置轉(zhuǎn)過eq\f(π,2)的過程中，流過cd邊的電荷量為q＝eq\f(ΔΦ,4r)＝eq\f(BL2,4r)，選項D錯誤．6．C[解析]由圖乙可知，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，選項A錯誤．由P＝eq\f(U2,R)可得額定功率10W的小燈泡額定電壓為20V，小燈泡恰好正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為20V，選項B錯誤；根據(jù)變壓器變壓公式，可得變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1，選項C正確；根據(jù)額定功率10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，理想變壓器輸入功率等于輸出功率，變壓器的輸入功率為40W，選項D錯誤．7．B[解析]原線圈的電壓為4400V，由變壓器原、副線圈電壓比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，則副線圈兩端的電壓U2＝220V，選項A錯誤；由功率關系U1I1＝P2，電流表的示數(shù)I＝eq\f(P2,U1)＝eq\f(60×10,4400)A＝eq\f(3,22)A，選項B正確，選項C錯誤；由法拉第電磁感應定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值eq\f(ΔΦm,Δt)＝eq\f(Em,n1)≠4400eq\r(2)Wb/s，選項D錯誤．8．D[解析]變壓器原、副線圈電流比eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，則通過變阻器的電流為10I，消耗的功率為P＝100I2R，選項A錯誤；變壓器副線圈兩端的電壓U2＝10IR，由變壓器原、副線圈電壓比eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，則原線圈兩端的電壓U1＝100IR，選項B錯誤；ab在環(huán)的最低端時，感應電動勢最大，安培力最大，且最大安培力F＝eq\r(2)BIL，從該位置計時棒ab中感應電流的表達式是i＝eq\r(2)Icosωt，選項C錯誤，選項D正確．9．B[解析]當這些家用電器都正常工作時，由P＝UI可得，輸電線路中的電流為200A，選項A錯誤；輸電線路電阻R＝2.5×10－4×400×2Ω＝0.2Ω，輸電線路損失的電功率PR＝I2R＝8000W，選項B正確；輸電線路損失的電壓U＝IR＝40V，發(fā)電機實際輸出電壓為220V＋40V＝260V，選項C錯誤；如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦交流電，則輸出電壓最大值是260eq\r(2)V，選項D錯誤．10．(1)nBL1L2ωM端是電源正極(2)eq\f(nBL1L2ω,I)eq\f(nBL1L2ωI,2)(3)增加磁感應強度；增加線圈匝數(shù)；增加磁場區(qū)域面積；適當增加線圈面積；變成多組