（課標版）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時訓(xùn)練10 直流與交流電路（含解析）-人教版高三全冊物理試題

專題限時訓(xùn)練10直流與交流電路時間：45分鐘一、單項選擇題1．在如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，L1和L2為兩個相同的燈泡，每個燈泡的電阻和電源內(nèi)阻的阻值均相同，D為理想二極管，C為電容器，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，下列說法中正確的是(D)A．滑動變阻器滑片向右移動，電流表示數(shù)變小B．滑動變阻器滑片向右移動，電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率變小C．開關(guān)S閉合后，L2亮度變暗D．開關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)不變解析：電容器視為斷路，所以只有燈泡L2中有電流通過，滑動變阻器滑片向右滑動，電流表的示數(shù)不變，故選項A錯誤；滑動變阻器滑片向右移動，電路電流不變，電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率不變，故選項B錯誤；開關(guān)S閉合后，因為二極管具有單向?qū)щ娦裕O管處于截止狀態(tài)，燈泡L1中無電流，電路總電阻不變，總電流不變，電流表的示數(shù)不變，L2亮度不變，故選項C錯誤，D正確．2．如圖所示電路中，GMR為一個磁敏電阻，它的阻值隨所處空間磁場的增強而增大，電源內(nèi)阻不可忽略．小燈泡電阻恒定，閉合開關(guān)S1和S2后，在滑動變阻器的滑片P向右滑動時，下列說法正確的是(D)A．L1、L2、L3都變暗B．L1、L2、L3都變亮C．L1變暗，L2變亮，L3變暗D．L1變亮，L2變暗，L3變亮解析：滑片P向右滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻變大，左側(cè)電路的電流變小，電磁鐵磁性變?nèi)?，GMR的阻值變小，右側(cè)電路的總電阻變小，干路的電流I變大，L3變亮，路端電壓U＝E－Ir變小，L2的電壓U2＝U－IRL3變小，燈L2變暗；通過L2的電流變小，通過L1的電流I1＝I－I2變大，L1變亮．3．如圖所示，10匝矩形金屬線框在磁感應(yīng)強度為0.4T的勻強磁場中繞垂直磁場的軸OO′以角速度100rad/s勻速轉(zhuǎn)動，線框電阻不計，面積為0.5m2，線框通過滑環(huán)與一理想變壓器的原線圈相連，副線圈接有兩只燈泡L1和L2，且開關(guān)S斷開時燈泡L1正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.01A，則(D)A．若從圖示位置開始計時，線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝200sin100t(V)B．燈泡L1的額定功率為2WC．若開關(guān)S閉合，燈泡L1將更亮D．若開關(guān)S閉合，電流表示數(shù)將增大解析：變壓器的輸入電壓的最大值為Um＝NBSω＝10×0.4×0.5×100V＝200V，從垂直于中性面位置開始計時，故線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝Umcosωt＝200cos100t(V)，選項A錯誤；變壓器輸入電壓的有效值為U1＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(200,\r(2))V＝100eq\r(2)V，開關(guān)斷開時，L1正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.01A，燈泡L1的額定功率等于此時變壓器的輸入功率，為PL1＝P＝U1I1＝100eq\r(2)×0.01W＝eq\r(2)W，選項B錯誤；若開關(guān)S閉合，則變壓器輸出電壓不變，燈泡L1亮度不變，輸出端電阻減小，故輸出電流增大，輸入電流也增大，選項D正確．4．如圖所示，E為電源，其內(nèi)阻為r，L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變)，R1、R2為定值電阻，R1>r，R3為光敏電阻，其阻值隨光照強度的增加而減小，閉合開關(guān)S后，若照射R3的光照強度減弱，則(B)A．R1兩端的電壓變大B．通過R2的電流變大C．電源的輸出功率變大D．小燈泡消耗的功率變大解析：光照強度減弱，光敏電阻R3的阻值增大，電路中的總電阻增大，由閉合電路歐姆定律可得，電路中干路電流減小，故R1兩端的電壓減小，故A錯誤；因干路電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，同時R1兩端的電壓減小，故并聯(lián)電路部分電壓增大，則流過R2的電流增大，由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，流過燈泡的電流減小，由P＝I2RL可知，小燈泡消耗的功率變小，故B正確，D錯誤；由于R1>r且電路的總電阻增大，故外電阻比內(nèi)阻r越來越大，所以電源的輸出功率減小，故C錯誤．

5．教學(xué)用發(fā)電機能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P.若發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則(B)A．R消耗的功率變?yōu)閑q\f(1,2)PB．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閑q\f(1,2)UC．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID．通過R的交變電流頻率不變解析：發(fā)電機線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，由E＝eq\f(nBSω,\r(2))知，原線圈中輸入電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，頻率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2).根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，則U2變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即U2＝eq\f(1,2)U，則通過R的電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，R消耗的功率P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(1,4)P，根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，原線圈上的電流也變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即電流表A的讀數(shù)變?yōu)閑q\f(1,2)I，故選B.6．下圖甲為遠距離輸電示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為11000，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10001，輸電線的總電阻為1000Ω，若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，用戶端電壓為220V．下列說法正確的是(B)A．輸電線中的電流為3AB．電站輸出的功率為7500kWC．輸電線路損耗功率為90kWD．用戶端交變電流的頻率為100Hz解析：由題圖乙知升壓變壓器輸入端電壓的最大值為Um＝250eq\r(2)V，有效值為U1＝eq\f(Um,\r(2))＝250V，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得副線圈兩端的電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1000,1)×250V＝2.5×105V；用戶端電壓為220V，根據(jù)eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)，得降壓變壓器原線圈的電壓U3＝eq\f(n3,n4)U4＝eq\f(1000,1)×220V＝2.2×105V，故輸電線上損失的電壓為ΔU＝U2－U3＝3×104V，則輸電線上的電流為I＝eq\f(ΔU,R)＝eq\f(3×104,1000)A＝30A，電站的輸出功率為P1＝P2＝U2I＝7500kW，輸電線路損耗功率為ΔP＝I2R＝900kW，由題圖乙可知，原線圈交變電流的周期為T＝0.02s，則頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，變壓器不會改變交流電的頻率，故用戶端交變電流的頻率為50Hz，故A、C、D錯誤，B正確．二、多項選擇題7．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，不計電壓表和電流表內(nèi)阻對電路的影響，當(dāng)開關(guān)閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光．在將滑動變阻器的滑片向右滑動的過程中，下列說法正確的是(BC)A．小燈泡L1、L2均變暗B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗C．電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大D．電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小解析：將滑動變阻器的滑片向右滑動的過程中，滑動變阻器接入電路的電阻增大，并聯(lián)部分的電阻增大，外電路總電阻增大，則干路電流減小，故L2燈變暗，電流表讀數(shù)變??；電源的內(nèi)電壓減小，則路端電壓增大，電壓表讀數(shù)變大；根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點可知，并聯(lián)部分電壓增大，則L1燈變亮，選項B、C正確，A、D錯誤．8．如圖甲所示，將阻值為R＝5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的正弦交變電源上，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．下列說法正確的是(BD)A．電阻R兩端電壓的瞬時值表達式為u＝2.5sin100πt(V)B．電阻R消耗的電功率為0.625WC．如圖丙所示，若此交變電流由一矩形線框在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，當(dāng)線框的轉(zhuǎn)速提升一倍時，電流表的示數(shù)為1AD．這一交變電流與圖丁所示電流的有效值之比為eq\r(2)2解析：由圖可知，電流的最大值Im＝0.5A，則電壓的最大值Um＝ImR＝0.5×5V＝2.5V，又知周期T＝0.01s，則角速度為ω＝200πrad/s，電阻R兩端電壓的瞬時值表達式為u＝2.5sin200πt(V)，選項A錯誤；電流的有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(0.5,\r(2))A＝eq\f(\r(2),4)A，電阻R消耗的電功率為P＝I2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),4)))2×5W＝0.625W，選項B正確；感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e＝Emsinωt，其中Em＝nBSω，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時，最大值提升一倍，所以電流表的示數(shù)為0.5eq\r(2)A，選項C錯誤；圖丁所示電流大小不變，有效值I′＝0.5A，所以這一交變電流與圖丁所示電流的有效值之比為eq\r(2)2，選項D正確．9．某同學(xué)在實驗室中研究遠距離輸電．由于輸電線太長，他將每100米導(dǎo)線卷成一卷，共卷成8卷來代替輸電線路(忽略輸電線路的自感作用)．第一次直接將輸電線與學(xué)生電源及用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P1.第二次采用如圖所示的電路輸電，其中理想變壓器T1與電源相連，其原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2，理想變壓器T2與用電器相連，測得輸電線上損失的功率為P2.下列說法正確的是(BC)A．前后兩次實驗都可用于研究遠距離直流輸電B．實驗可以證明，減小輸電電流能減小遠距離輸電的能量損失C．若輸送功率一定，則P2P1＝neq\o\al(2,1)neq\o\al(2,2)D．若輸送功率一定，則P2P1＝n1n2解析：變壓器只能改變交變電流的電壓，所以第二次實驗只能研究遠距離交流輸電，故選項A錯誤；根據(jù)P＝I2r可知減小輸送電流可以減小輸電線上的電能損耗，故選項B正確；第一次實驗輸電線上的電流I＝eq\f(P,U1)，輸電線上損失的功率P1＝I2R＝eq\f(P2,U\o\al(2,1))R，第二次實驗，升壓變壓器副線圈上的電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1，輸電線上的電流I′＝eq\f(P,U2)，輸電線上損失的功率P2＝I′2R＝eq\f(P2,U\o\al(2,2))R，eq\f(P2,P1)＝eq\f(U\o\al(2,1),U\o\al(2,2))＝eq\f(n\o\al(2,1),n\o\al(2,2))，故選項C正確，D錯誤．10．下圖Ⅰ中理想變壓器的原線圈依次接入如圖Ⅱ所示的甲、乙兩個正弦交流電源．接電源甲后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置使小燈泡A正常發(fā)光，燈泡的功率及電流頻率分別為P1、f1；保持滑片位置不變，改用電源乙，小燈泡的功率及電流頻率分別為P2、f2.已知小燈泡電阻不變，則(AD)A．f1f2＝32B．P1P2＝21C．若將滑動變阻器滑片向左移動，電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光D．若將變壓器動片P向下移動，電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光解析：變壓器不改變交流電的頻率，由圖象可知1.5T1＝T2，即eq\f(T1,T2)＝eq\f(2,3)，所以eq\f(f1,f2)＝eq\f(3,2)，選項A正確；由圖象可知甲、乙兩個電源的電動勢最大值之比為21，兩種情況下副線圈兩端的電壓有效值之比為21，所以兩種情況下通過燈泡的電流之比為21，根據(jù)P＝I2R可知eq\f(P1,P2)＝eq\f(4,1)，選項B錯誤；若將滑動變阻器滑片向左移動，滑動變阻器連入電路的電阻增大，通過燈泡的電流更小了，所以不可能使小燈泡正常發(fā)光，選項C錯誤；若將變壓器動片P向下移動，即eq\f(n1,n2)減小，根據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)可知，U2增大，即副線圈兩端電壓增大，電源乙可能使小燈泡正常發(fā)光，選項D正確．三、計算題11．如圖是用直流發(fā)電機為保溫室中電熱器供電的電路圖，直流發(fā)電機的電動勢為250V，內(nèi)阻為0.50Ω，輸電線電阻R1＝R2＝1.0Ω.保溫室中裝有若干只完全相同的電熱器用來調(diào)節(jié)室溫，每只電熱器的額定電壓為200V，額定功率為1000W，其他電阻不計，也不考慮電熱器電阻隨溫度的變化．求：(1)為使電熱器能正常工作，應(yīng)接入的電熱器的數(shù)量．(2)在電熱器正常工作狀態(tài)下，直流發(fā)電機對保溫室供熱的效率．(3)保溫室內(nèi)的電熱器可能消耗的最大電功率．答案：(1)4(2)80%(3)6250W解析：(1)設(shè)接通n個電熱器時，實際使用的電熱器都能正常工作，此時干路的電流為I，有I＝eq\f(E－U額,r＋R1＋R2)＝eq\f(250－200,2.5)A＝20A電熱器的額定電流I額＝eq\f(P額,U額)＝eq\f(1000,200)A＝5.0An＝eq\f(I,I額)＝eq\f(20,5.0)＝4(2)直流發(fā)電機對保溫室供熱的效率η＝eq\f(U額I,EI)＝eq\f(200,250)×100%＝80%(3)設(shè)電熱器消耗的總電功率最大時的電流為Im：P熱總＝Ieq\o\al(2,m)R熱總Im＝eq\f(E,r＋R1＋R2＋R熱總)P熱總＝eq\f(E2,\f(r＋R1＋R2－R熱總2,R熱總)＋4r＋R1＋R2)當(dāng)R熱總＝r＋R1＋R2時，接入電熱器的數(shù)量n′＝eq\f(R熱,r＋R1＋R2)＝16，電熱器消耗的總電功率有最大值Pm＝eq\f(E2,4r＋R1＋R2)＝6250W12．電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置．我們通常使用的電源有交流、直流之分．(1)法拉第發(fā)明了世界上第一臺直流發(fā)電機——法拉第圓盤發(fā)電機．如圖甲所示為其示意圖，銅質(zhì)圓盤豎直放置在水平向左的勻強磁場中，它可以繞水平軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動．當(dāng)兩個電刷分別位于圓盤的邊緣和圓心處時，在圓盤勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電流是穩(wěn)定的．用導(dǎo)線將電刷與電阻R連接起來形成回路．已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，圓盤半徑為a，圓盤勻速轉(zhuǎn)動時的角速度為ω，發(fā)電機內(nèi)阻為r1.求電源電動勢E，并判斷通過電阻R的電流方向．(2)如圖乙所示為一個小型交流發(fā)電機的原理圖，n匝矩形線圈處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，ab邊、cd邊分別連在兩個滑環(huán)上，兩個電刷分別壓在滑環(huán)上．線圈ab邊長為L1，bc邊長為L2，總電阻為r2.線圈以恒定的角速度ω繞與磁場方向垂直的對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．用導(dǎo)線將電刷與電阻R