2024屆高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)與測(cè)試專(zhuān)題強(qiáng)化練十一直流電路與交流電路

專(zhuān)題強(qiáng)化練(十一)直流電路與交流電路1．隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重以及電池技術(shù)的發(fā)展，零排放的純電動(dòng)汽車(chē)逐漸走入了我們的生活．隨著電池容量、可靠性、安全性與充電技術(shù)等的不斷成熟，純電動(dòng)汽車(chē)正在迅速發(fā)展．截至2017年底，我國(guó)自主研發(fā)了各類(lèi)用途的數(shù)百款純電動(dòng)汽車(chē)，保有量以百萬(wàn)計(jì)．純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展將極大緩解燃油汽車(chē)帶來(lái)的污染問(wèn)題，有助于改善城市的空氣質(zhì)量．下表是某款電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池參數(shù)，據(jù)此下列說(shuō)法正確的是()電池只數(shù)100只電池容量/只1200mA·h充電參數(shù)(電壓/電流)420V，20A放電時(shí)平均電壓/只3.3VA．電池從完全沒(méi)電到充滿(mǎn)電所需時(shí)間為12hB．電池容量的單位mA·h就是能量單位C．該電池組充電時(shí)的功率為8.4×103WD．該電池組充滿(mǎn)電時(shí)的能量約為8.4×103J解析：電池從完全沒(méi)電到充滿(mǎn)電所需時(shí)間為t＝eq\f(q,I)＝eq\f(100×1200mA·h,20A)＝6h，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池容量的單位mA·h是電量的單位，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池組充電時(shí)的功率為P＝UI＝420×20W＝8400W，故C項(xiàng)正確；該電池組充滿(mǎn)電時(shí)的能量為W＝UIt＝420V×20A×6h＝50.4kW·h≈1.8×108J，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C.答案：C2．如圖所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的加速度計(jì)．滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側(cè)用彈簧3拉著；R為滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)片4與電阻器任一端之間的電阻值都與它到這端的距離成正比．兩個(gè)電池E的電動(dòng)勢(shì)相同，內(nèi)阻忽略不計(jì)．按圖連接電路后，電壓表指針的零點(diǎn)位于表盤(pán)中央，當(dāng)P端的電勢(shì)高于Q端時(shí)，指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)．將框架固定在運(yùn)動(dòng)的物體上，物體的加速度a沿圖示方向，則()A．電壓表的指針應(yīng)該偏向零點(diǎn)右側(cè)B．若電壓表讀數(shù)增大，物體的速度一定增大C．若電壓表讀數(shù)增大，物體的加速度一定增大D．若電壓表讀數(shù)不變，該物體一定做勻加速運(yùn)動(dòng)解析：設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，R中的電流為I，規(guī)定Q端為電勢(shì)零點(diǎn)，當(dāng)物體加速度為零時(shí)，滑動(dòng)片位于R中央，此時(shí)P點(diǎn)電勢(shì)為φp＝E－eq\f(1,2)IR＝φQ＝0，當(dāng)物體加速度水平向右時(shí)，滑動(dòng)片將向左偏移，此時(shí)滑動(dòng)片右側(cè)電阻器的阻值為R′>eq\f(R,2)，所以此時(shí)P點(diǎn)的電勢(shì)為φ′p＝E－IR′<φQ，則由題意可知電壓表的指針應(yīng)該偏向零點(diǎn)左側(cè)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；若電壓表讀數(shù)增大，則物體的加速度一定增大，但物體可能做減速運(yùn)動(dòng)，所以速度可能減小，故B錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；若電壓表的讀數(shù)不變，則物體的加速度恒定，物體可能做勻減速運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C.答案：C3．圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A為理想交流電流表．線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，從圖甲所示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示．下列說(shuō)法正確的是()A．該交變電流的頻率為0.5HzB．該交變電流的有效值是10eq\r(2)AC．t＝0.01s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大D．該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝10eq\r(2)cos100πt(A)解析：由圖像可知，周期為T(mén)＝2×10－2s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖像可知，電流的最大值Im＝10eq\r(2)A，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝10A，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖乙可知t＝0.01s時(shí)，感應(yīng)電流最大，則此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為零，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，由圖甲可知，t＝0時(shí)刻線圈位置垂直于中性面，則該交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝10eq\r(2)cos100πt(A)，故D項(xiàng)正確．故選D.答案：D4．圖甲所示為可拆變壓器的零部件，其中鐵芯B可以橫向固定在鐵芯A頂端形成閉合鐵芯．原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，將它們分別套在鐵芯A的兩臂上，如圖乙所示．某同學(xué)為測(cè)量原線圈的電阻，用合適擋位的歐姆表兩表筆與原線圈的兩接線柱連接，等指針?lè)€(wěn)定后讀數(shù)．之后原線圈兩端接正弦交流電源，測(cè)得原、副線圈兩端的電壓分別為U1和U2.下列說(shuō)法正確的是()A．歐姆表兩表筆與接線柱連接時(shí)，其示數(shù)逐漸增大最后穩(wěn)定在一個(gè)值B．歐姆表兩表筆與接線柱斷開(kāi)時(shí)，原線圈兩端的電壓從穩(wěn)定值逐漸減小C．若不安裝鐵芯B在鐵芯A上，則有U1∶U2>n1∶n2D．將鐵芯B安裝到鐵芯A上后，則有U1∶U2<n1∶n2解析：兩表筆與接線柱接觸瞬間，由于線圈的自感作用，會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加，開(kāi)始時(shí)電流較小，歐姆表示數(shù)較大，由于電流的逐漸穩(wěn)定，其阻礙減弱，電流逐漸變大，歐姆表示數(shù)會(huì)逐漸減小最后穩(wěn)定在一個(gè)值，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；兩表筆與接線柱斷開(kāi)瞬間，由于線圈的自感作用，線圈會(huì)產(chǎn)生較大的自感電動(dòng)勢(shì)，其兩端電壓瞬間變大，由于沒(méi)有形成閉合回路，緊接著兩端的電壓變?yōu)榱?，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；若不安裝鐵芯B在鐵芯A上，會(huì)存在著較大的漏磁，副線圈比沒(méi)有鐵芯時(shí)的電壓會(huì)小很多，所以eq\f(ΔΦ1,Δt)＝eq\f(U1,n1)>eq\f(ΔΦ2,Δt)＝eq\f(U2,n2)，U1∶U2>n1∶n2，故C項(xiàng)正確；將鐵芯B安裝到鐵芯A上后，形成閉合磁路，沒(méi)有漏磁，則有U1∶U2＝n1∶n2，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C.答案：C5．(2023·廣東惠州一模)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為311∶11，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲，副線圈接如圖乙電路，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭，下列說(shuō)法正確的是()A．副線圈輸出電壓的頻率為200HzB．副線圈輸出電壓的有效值為11VC．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器原、副線圈的電流都增加D．P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸入功率減小解析：由圖像可知，交流電的周期為T(mén)＝0.02s，變壓器不改變交流電的頻率，故副線圈輸出電壓的頻率為f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；原線圈的電壓的最大值為U1m＝311V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知U1m∶U2m＝n1∶n2＝311∶11，可得副線圈電壓的最大值為U2m＝11V，副線圈輸出電壓的有效值為U2＝eq\f(11,\r(2))V，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；原、副線圈電壓之比等于匝數(shù)之比，原、副線圈的匝數(shù)不變，輸入電壓不變，則副線圈兩端的電壓不變，P右移，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，根據(jù)功率公式P＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R總)可知變壓器的輸出功率增加，則變壓器的輸入功率也增加；由P＝UI可知變壓器原、副線圈的電流都增加，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C.答案：C6．(2023·廣東茂名一模)無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)在新能源汽車(chē)等領(lǐng)域得到應(yīng)用．地下鋪設(shè)供電的送電線圈，車(chē)上的受電線圈與蓄電池相連，如圖所示．送電線圈和受電線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝4∶1.當(dāng)送電線圈接上圖中的正弦交流電后，受電線圈中的電流為2A．不考慮線圈的自感，忽略電能傳輸?shù)膿p耗，下列說(shuō)法正確的是()A．受電線圈的電流方向每秒改變50次B．送電線圈的輸入功率為110WC．受電線圈的輸出電壓為50eq\r(2)VD．送電線圈的輸入電壓為220eq\r(2)V解析：受電線圈的電流頻率與送電線圈中的電流頻率相同，即為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次，所以每秒電流方向改變100次，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖可知送電線圈上正弦交流電的有效值為U有效＝U輸入＝220eq\r(2)×eq\f(\r(2),2)V＝220V，受電線圈中的電流為2A，可得送電線圈中的電流大小為I送＝eq\f(n2,n1)·I受＝eq\f(1,4)×2A＝0.5A，送電線圈的輸入功率為P＝220×0.5W＝110W，B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)受電線圈的輸出電壓有eq\f(U輸入,U受)＝eq\f(n1,n2)，得U受＝55V，C項(xiàng)錯(cuò)誤．故選B.答案：B7．(2023·廣東韶關(guān)二模)如圖所示為某小型電站高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機(jī)輸出功率恒為20kW.在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為1∶10，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻用R線表示，大小為10Ω.下列說(shuō)法正確的是()A．電流互感器是一種降壓變壓器B．將滑動(dòng)觸頭P下移，用戶(hù)獲得的電壓將增大C．升壓變壓器的輸出電壓U2＝1000VD．用戶(hù)獲得的功率為19kW解析：根據(jù)線圈匝數(shù)關(guān)系可知電流互感器是一種升壓變壓器，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；將滑動(dòng)觸頭P下移，相當(dāng)于增大了n3，降壓變壓器用戶(hù)獲得的電壓U4＝eq\f(n4,n3)U3，可知n3增大時(shí)，U4減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；電流互感器原線圈中的電流I2＝eq\f(10,1)I＝10A，升壓變壓器的輸出電壓U2＝eq\f(P,I2)＝2000V，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；輸電線上的損失功率ΔP＝Ieq\o\al(2,2)R線＝1000W，用戶(hù)獲得的功率P4＝P3＝P－ΔP＝20kW－1kW＝19kW，故D項(xiàng)正確；故選D.答案：D8．(2023·廣東湛江一模)(多選)圖甲為某小型水電站的電能輸送示意圖，其輸入電壓如圖乙所示．輸電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)．降壓變壓器右側(cè)部分為一火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(報(bào)警器未畫(huà)出)，R0和R1為定值電阻，R為半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，下列說(shuō)法正確的是()A．eq\f(n1,n2)>eq\f(n3,n4)B．乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝250eq\r(2)sin100πt(V)C．R處出現(xiàn)火警時(shí)，輸電線上的電流增大D．R處出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表的示數(shù)增大解析：由題分析可知eq\f(n1,n2)<eq\f(n3,n4)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；乙圖中電壓最大值Um＝250eq\r(2)V，T＝0.02s，所以ω＝eq\f(2π,T)＝100π，乙圖中的電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u＝250eq\r(2)sin100πt(V)，故B項(xiàng)正確；當(dāng)R處出現(xiàn)火警時(shí)，其阻值減小，負(fù)載總電阻減小，負(fù)載的總功率增大，則I4增大，則I3增大，故C項(xiàng)正確；又ΔU＝Ieq\o\al(2,3)r增大，輸入電壓U1不變，n1和n2不變，所以U2不變，由于ΔU＝U2－U3，所以U3減小，n3和n4不變，則U4變小，即電壓表的示數(shù)減小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：BC9．電吹風(fēng)如圖為某人設(shè)計(jì)的電吹風(fēng)電路的示意圖，a、b、c、d為四個(gè)固定觸點(diǎn)．可動(dòng)的扇形金屬片P可同時(shí)接觸兩個(gè)觸點(diǎn)．觸片P處于不同位置時(shí)，電吹風(fēng)可以處于停機(jī)、吹熱風(fēng)、吹自然風(fēng)三種工作狀態(tài)．n1和n2分別是理想變壓器原線圈和副線圈的匝數(shù)．該電吹風(fēng)正常工作時(shí)各項(xiàng)參數(shù)如表格所示．不考慮小風(fēng)扇電機(jī)的機(jī)械摩擦損耗及溫度對(duì)電阻的影響．熱風(fēng)時(shí)電吹風(fēng)輸入功率P1500W自然風(fēng)時(shí)電吹風(fēng)輸入功率P260W小風(fēng)扇額定電壓U60V小風(fēng)扇輸出機(jī)械功率P348W(1)求小風(fēng)扇工作時(shí)變壓器原線圈和副線圈中的電流比；(2)計(jì)算電熱絲的電阻；(3)求小風(fēng)扇電機(jī)的效率．解析：(1)根據(jù)變壓器的原線圈、副線圈的匝數(shù)與電壓關(guān)系可知n1∶n2＝U1∶U2＝220∶60＝11∶3，則原線圈和副線圈中的電流之比為I1∶I2＝n2∶n1＝3∶11.(2)電熱絲的功率為P′＝P1－P2＝500W－60W＝440W，根據(jù)P′＝eq\f(U2,R)，知電熱絲的電阻為R＝eq\f(U2,P′)＝eq\f(2202,440)Ω＝110Ω.(3)小風(fēng)扇電機(jī)的效率為η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(P3,P2)×100%＝eq\f(48%,60W)×100%＝80%.答案：(1)I1∶I2＝3∶11(2)R＝110Ω(3)η＝80%10．水力發(fā)電的基本原理就是將水流的機(jī)械能(主要指重力勢(shì)能)轉(zhuǎn)化為電能．某小型水力發(fā)電站水流量為Q＝5m/s3(流量是指流體在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一橫截面的體積)，落差為h＝10m，發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻不計(jì))的輸出電壓為U1＝250V，輸電線總電阻為r＝4Ω，為了減小損耗采用了高壓輸電．在發(fā)電機(jī)處安裝升壓變壓器，而在用戶(hù)處安裝降壓變壓器，其中n3∶n4＝190∶11，用戶(hù)獲得電壓U4＝220V，用戶(hù)獲得的功率P4＝1.9×105W，若不計(jì)變壓器損失的能量，已知水的密度ρ＝1×103kg/m3、重力加速度g取10m/s2.求：(1)高壓輸電線中的電流強(qiáng)度I2；(2)升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2；(3)該電站將水能轉(zhuǎn)化為電能的效率η有多大？解析：(1)根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，解得U3＝3800V，又根據(jù)理