高考复习指导2016届高三物理二轮复习专题十一恒定电流和交变电流限时规范训练

专题十一 恒定电流和交变电流限时规范训练[单独成册](时间：45分钟)1. (多选)将电阻与一矩形线框相连接，矩形线框放在匀强磁场中匀速转动，流过电阻的电流随时间变化的i －t 图象如图所示．则下列说法中正确的是( )A ．线框在t 1时刻与磁场方向垂直B ．线框在t 2时刻与磁场方向垂直C ．t 1～t 2时间内穿过线框的磁通量逐渐增大D ．0～t 4时间内电流方向改变了2次解析：选BCD.由图象可知，t 1、t 3时刻感应电流最大，这两个时刻线框与中性面垂直，与磁场方向平行，A 错误；由图象可知，在t 2、t 4时刻，感应电流为零，这两个时刻线框平面与中性面重合，即与磁场方向垂直，B 正确；由以上分析可知，从t 1到t 2，线框由与磁场平行的位置转到与磁场垂直的位置，则穿过线框的磁通量逐渐增大，C 正确；由图象可知，0～t 4是一个周期，电流的方向改变了2次，D 正确．2．(2015·南京高三质检)图1中D 为理想二极管，具有单向导电性，R 是阻值均为10 Ω的定值电阻．当a 、b 间加有图2所示按正弦规律变化的交变电压时，交流电压表的示数约为( )A ．36.7 VB ．51.9 VC ．73.3 VD ．103.7 V 解析：选B.设二极管D 右端为一个整体，整体电阻为r ，整体两端电压为U 有效，根据交变电流有效值的定义知， 3112 2r ·T 2＝U 2有效r ·T ，解得U 有效＝2202V ，由电路分析知，电压表两端的电压占整体两端电压的三分之一，因此电压表的示数为13U 有效≈51.9 V，B 正确．3．(2015·高考天津卷) (多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小解析：选BC.保持Q 的位置不动，则U 2不变，将P 向上滑动时，R 接入电路的电阻变大，根据I 2＝U 2R 0＋R 知，I 2变小，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1也变小，即电流表读数变小，选项A 错误、选项B 正确；保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，U 2变大，则根据P 2＝U 22R 0＋R 知副线圈输出功率变大，由P 1＝P 2知，变压器原线圈输入功率P 1变大，而P 1＝I 1U ，输入电压U 一定，I 1变大，即电流表读数变大，选项C 正确、选项D 错误．4．(2015·高考福建卷)图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T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，在T 的原线圈两端接入一电压u ＝U m sin ωt 的交流电源，若输送电功率为P ，输电线的总电阻为2r ，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m 4rB.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4r C ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r D ．4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r解析：选C.升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1＝U m 2；由变压关系可得U 1U 2＝n 1n 2，则U 2＝n 2U m 2n 1；因为输送电功率为P ，输电线中的电流为I 2＝P U 2＝2n 1P n 2U m ，则输电线上损失的电功率为ΔP ＝I 22(2r )＝4n 21P 2r n 2U m，故选项C 正确． 5.在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E 、内电阻为r ，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，C 为电容器，○A 、○V 为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中，下列说法中正确的是( )A ．电压表示数减小B ．电流表示数减小C ．电容器C 所带电荷量增多D ．a 点的电势降低解析：选D.滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可得，干路电流增大，由UR 1＝IR 1可知R 1两端电压即电压表的示数变大，选项A 错误；由U ＝E －Ir 可知路端电压U 减小；由UR 2＝U －UR 1可得R 2两端的电压减小，又由I 2＝UR 2R 2可得流过R 2的电流变小，在干路电流增大的情况下，电流表的示数将变大，选项B 错误；电容器两端的电压变小，根据C ＝Q U ，电容器所带电荷量将变少，选项C 错误；由于R 2两端的电压变小，所以a 点的电势变低，选项D 正确．6.如图是气敏传感器的工作原理图，R CO 是对一氧化碳(CO)敏感的二氧化锡半导体元件，其电阻随一氧化碳浓度的增加而减小，R 是一可变电阻，在ac 间接12 V 的恒定电压，bc 间接报警器．当环境中一氧化碳浓度增加到一定值时报警器发出警告．则( )A ．当一氧化碳的浓度升高时，b 点的电势降低B ．减小R 的阻值，可以提高气敏传感器的灵敏度C ．适当增大ac 间的电压，可以提高气敏传感器的灵敏度D ．若ac 间的电压减小可减小R 的阻值使气敏传感器正常工作解析：选C.当环境中一氧化碳浓度增大时，电阻R CO 减小，电压减小，bc 间电压增大，b 点电势升高，报警器发出警告，电阻R 值越大，在一氧化碳浓度增加时，bc 间电压越容易达到报警电压，同样增大ac 间电压，也可使bc 间容易达到报警电压，故A 、B 错误，C 正确，当ac 间电压减小时，应增大R 的阻值，才可使报警器正常工作，D 错误．7. (2016·济南模拟)(多选)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图所示，输出功率是20 kW ，现用5 000 V 高压输电，输电线上的总电阻是40 Ω，再利用n 1∶n 2＝22∶1的降压变压器降压后供给用户，则下列说法正确的是( )A ．交变电流的频率为100 HzB ．发电机输出电压的有效值为220 VC ．流过高压输电线的电流为125 AD ．降压变压器输出电压的有效值为220 V解析：选BD.由图象可知周期T ＝0.02 s ，所以频率f ＝50 Hz ，故选项A 错误；交流发电机的输出电压为U 0＝220 V ，故选项B 正确；由P ＝UI 可知高压输电电流I ＝P U ＝20 0005 000A ＝4 A ，故选项C 错误；降压变压器的输入电压U 1＝U －IR ＝5 000 V －4×40 V＝4 840V ，由U 1U 2＝n 1n 2可知降压变压器的输出电压为U 2＝n 2n 1U 1＝4 84022V ＝220 V ，故选项D 正确． 8．(2016·山西名校一模)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向R 0＝11 Ω的纯电阻用电器供电．已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，T 2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端的电压为u ＝2202sin 100 πt (V)，将T 1、T 2均视为理想变压器．下列说法正确的是( )A ．降压变压器的输入功率为4 400 WB ．升压变压器中电流的频率为100 HzC ．输电线R 消耗的功率为500 WD ．当用电器的电阻减小时，输电线R 消耗的功率减小解析：选A.由题意，用电器两端的电压有效值为U ＝220 V ，则降压变压器的输出功率P ＝U 2R 0＝4 400 W ，根据理想变压器的输入功率等于输出功率知，降压变压器的输入功率为4 400 W ，A 正确；升压变压器中电流的频率f ＝ω2π＝50 Hz ，B 错误；由于通过R 0的电流为I ＝U R 0＝20 A ，由变流比知，输电线上的电流为5 A ，则输电线R 消耗的功率为P ′＝I 2线R ＝250 W ，C 错误；当用电器的电阻减小时，而T 2中输出电压不变，则通过用电器中的电流增大，由变流比知，输电线R 上的电流也增大，其消耗的功率也增大，D 错误．9．如图所示，理想变压器与电阻R ，交流电压表V 、交流电流表A 按图1所示方式连接，已知变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝10∶1，电阻R ＝5 Ω.图2是R 两端电压U 随时间t 变化的图象，U m ＝10 2 V ．则下列说法中正确的是( )A ．交变电流的频率为50 2 HzB ．电压表V 的读数为10 VC ．电流表A 的读数为20 AD ．变压器的输入功率为40 W解析：选B.由题图2知，交变电流的周期为0.02 s ，故频率f ＝1T＝50 Hz ，A 错误；由于变压器输出端电压的最大值为10 2 V ，则其有效值即电压表的示数为10 V ，B 正确；由欧姆定律知，流过R 的电流为2 A ，由变流比知，原线圈电路中的电流为0.2 A ，C 错误；由变压比知，原线圈两端的电压为100 V ，则变压器的输入功率P ＝UI ＝100×0.2 W ＝20 W ，故D 错误．10．某发电站为一城市供电的示意图如图所示，其中M 为升压变压器，N 为降压变压器，假设两变压器均可视为理想变压器．已知变压器M 的输入电压U 1保持不变，输入电流、输入功率分别用I 1、P 1表示，输出电压、输出电流、输出功率分别用U 2、I 2、P 2表示；变压器N 的输入电压、输入电流、输入功率分别用U 3、I 3、P 3表示，输出电压、输出电流、输出功率分别用U 4、I 4、P 4表示；输电线的阻值为R ，输电线损失的功率为ΔP .下列关系式正确的是( )A ．I 2＝U 2RB ．ΔP ＝(U 2－U 3)I 3C ．I 2＞I 3D ．当用户的数量增加时，变压器N 的输入电压U 3增加解析：选B.M 、N 均为理想变压器，则P 1＝P 2，根据I ＝P U 可知，输电线中的电流I 2＝P 2U 2，A 错误；由电路图可知输电电流I 2＝I 3，则输电线上损失的功率为ΔP ＝(U 2－U 3)I 3，B 正确、C 错误；当用户的数量增加时，输出功率增大，输电线中的电流增大，输电线上损失的电压增大，所以变压器N 的输入电压U 3减小，D 错误．11. (2015·高考广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器．原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由220 V 降至110 V ，调节前后( )A ．副线圈中的电流比为1∶2B ．副线圈输出功率比为2∶1C ．副线圈的接入匝数比为2∶1D ．原线圈输入功率比为1∶2解析：选C.根据欧姆定律I ＝U R ，U 2由220 V 降至110 V ，副线圈上的电流变为原来的12，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A 错误；根据P ＝UI 知，U 、I 均变为原来的12时，副线圈上输出的功率变为原来的14，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B 错误；根据理想变压器电压与匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2，当U 2由220 V 降至110 V 时，n 2变为原来的12，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C 正确；根据理想变压器P 入＝P 出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D 错误．12. (多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1，原线圈接入电压为220 V 的正弦交流电，各元件正常工作，一只理想二极管和一个滑动变阻器R 串联接在副线圈上，如图所示．电压表和电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是( )A ．原、副线圈中的电流之比为5∶1B ．电压表的读数约为31.11 VC ．若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω，则1分钟内产生的热量为2 904 JD ．若将滑动变阻器的滑片向上滑动，则两电表读数均减小解析：选BC.由n 1I 1＝n 2I 2可得，I 1∶I 2＝n 2∶n 1＝1∶5，选项A 错误；U 1＝220 V ，U 2＝44 V ，电压表测量的是电阻R 两端的电压，其示数表示有效值，需要根据电流的热效应计算电压的有效值，取交流电的一个周期T ，考虑到二极管具有单向导电性，则U 22R ·T 2＝U 2有效RT ，代入数据可得U 有效＝22 2 V ＝31.11 V ，选项B 正确；1分钟内电阻R 上产生的热量为Q ＝U 2有效Rt ＝2 904 J ，选项C 正确；若将滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，但滑动变阻器两端电压的有效值不变，即电压表示数不变，滑动变阻器消耗的功率变大，输出功率变大，输入功率和输入电流均变大，所以电流表示数变大，选项D 错误．13．(2015·百校联盟名师押题卷)(多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为r ＝2 Ω矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接，右侧电路中滑动变阻器R 的最大阻值为R 0＝407 Ω，滑动片P 位于滑动变阻器中央，定值电阻R 1＝R 0、R 2＝R 02，其它电阻不计．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，闭合开关S ，线圈转动过程中理想交流电压表示数是10 V ，图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象，则下列说法正确的是( )A ．电阻R 2上的热功率为57W B ．0.02 s 时滑动变阻器R 两端的电压瞬时值为零C ．线圈产生的感应电动势随时间t 变化的规律是e ＝102cos 100πt (V)D ．线圈开始转动到t ＝1600 s 的过程中，通过R 1的电荷量为2200πC 解析：选AD.根据串联电路分压关系，可求得R 2两端的电压为107 V ，故P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1072207 W ＝57W ，A 正确；0.02 s 时线圈的磁通量为0，此时线圈中电动势最大，R 两端电压最大，B 错误；因线圈有内阻r ，故电动势最大值E m ＞10 2 V ，C 错误；由R 外＝10 Ω，r ＝2 Ω，U ＝10 V 可得E m ＝NBS ω＝12 2 V ，又q ＝NΔΦR 外＋r ＝N BS sin 30°R 外＋r ，以上各式联立可得：q ＝2200πC ，D 正确．。