2012届高考物理二轮《恒定电流与交变电流》专题训练

2012届高考物理二轮恒定电流与交变电流专题训练1(2011海南高考)如图713，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表和电流表。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则 ()A的读数变大，的读数变小B的读数变大，的读数变大图713C的读数变小，的读数变小D的读数变小，的读数变大解析：当S断开时，R2所在支路断路，总电阻R变大，根据I知，干路电流I变小，根据UEIr知，路端电压变大，即读数变大；根据UIR知，R1两端电压U1IR1变小，而UU1U3，所以R3两端的电压U3UU1要变大，通过R3的电流I3变大，即的读数变大，所以B正确。答案：B2(2011重庆高考)在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如图714所示。电源内阻不计，导线连接良好，若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：图714a电珠L不亮；电流表示数几乎为零b电珠L亮度增加；电流表示数增大c电珠L开始不亮，后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断d电珠L不亮；电流表从示数增大到线圈烧断与上述abcd四种现象对应的电路序号为()A BC D解析：电珠不亮、电流表示数几乎为零，说明电珠和电流表与电压表具有串联关系，a对应图；电珠亮度增加，电流表示数增大，说明电珠与电流表具有串联关系，b对应图；电流表线圈烧断，说明最后电流表短路，但是电灯L不亮，可知，d对应图，故选项A正确。答案：A3如图715甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R10 ，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法中正确的是()图715A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VB当单刀双掷开关与a连接且t0.01 s时，电流表示数为零C当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变大D当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25 Hz解析：原线圈输入电压的有效值为U1 V220 V，当单刀双掷开关与a连接时，U2U122 V，A选项正确；当t0.01 s时，电流表示数不为零，电流表测量的是有效值，B选项错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，U2U144 V，输出功率增大，原线圈的输入功率也增大，此时输出电压的频率不变，C选项正确，D选项错误。答案：AC4某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线总电阻为6 。(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率。(2)若改用5000 V高压输电，用户端利用n1n2221的变压器降低，求用户得到的电压。解析：(1)输电线上的电流强度为I A52.63 A输电线路损耗的功率为P损I2R52.6326 W16620 W16.62 kW。(2)改用高压输电后，输电线上的电流为I A4 A用户端在变压器降压前获得的电压U1UIR(500046) V4976 V根据，用户得到的电压为U2U14976 V226.18 V。答案：(1)16.62 kW(2)226.18 V5电动自行车是目前一种较为时尚的代步工具，某厂生产的一种电动自行车，设计质量(包括人)为m80 kg，动力电源选用能量存储量为“36 V10 Ah”(即输出电压恒为36伏，工作电流与工作时间的乘积为10安培小时)的蓄电池(不计内阻)，所用电源的额定输出功率P180 W，由于电动机发热造成的损耗(其他损耗不计)，自行车的效率为80%。如果自行车在平直公路上行驶时所受阻力跟行驶速率和自行车对地面的压力的乘积成正比，即Ftkmgv，其中k5.0103 sm1，g取10 m/s2。求：(1)该自行车保持额定功率行驶的最长时间是多少？(2)自行车电动机的内阻为多少？(3)自行车在平直的公路上能达到的最大速度为多大？解析：(1)根据公式：PIU，得I5 A再根据电池容量可得t h2 h。(2)P热P80%PI2rr1.44 。(3)经分析可知，当自行车以最大功率行驶且达到匀速时速度最大，因此有F牵kmgvmax而F牵联立代入数据可得vmax6 m/s。答案：(1)2 h(2)1.44 (3)6 m/s一、选择题（本题共9个小题，每小题7分，共63分，每小题至少有一个选项正确，请将正确选项前的字母填在题后的括号内）1.(2011温州模拟)现用电压为380 V的正弦式交流电给额定电压为220 V的电灯供电，如图1中的四个电路中不可能使电灯正常发光的有()图1解析：由图可知，A、B选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C选项为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380 V，不可行。答案：D2两只相同的电阻，分别通以正弦形的交流电和方波形的交流电。两种交流电流的最大值相等，如图2所示。在正弦形交流电的一个周期内，正弦形的交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比Q1/Q2等于()图2A31 B12C21 D43解析：根据有效值的定义及正弦交流电有效值和最大值的关系，可得该题正确答案为B.答案：B3(2011广东高考)如图3甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中 R 55 ，为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为 110 V，下列表述正确的是()图3A电流表的示数为 2 AB原、副线圈匝数比为 12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交变电压的频率为 100 Hz解析：电压表的示数为110 V，则电流表的示数为2 A，A项正确；原线圈输入电压的有效值为220 V，根据变压器的变压比关系，可知原、副线圈匝数比为21，B项错误；交流电表的示数为交流电的有效值，C项正确；由图乙可知，此交流电的周期为0.02 s，频率为50 Hz，D项错误。 答案：AC4如图4所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C分别串联一个灯泡后，并联接在交流电源的两端，三盏灯亮度相同。要使灯泡L1变暗、灯泡L2变亮，下列措施中可行的是()A只减小交流电的电压 图4B只增大交流电的电压C只减小交流电的频率D只增大交流电的频率解析：只减小交流电压，容抗和感抗并未发生变化，所以灯泡L1变暗、灯泡L2变暗，A错误；只增大交流电压，容抗和感抗并未发生变化，所以灯泡L1变亮，灯泡L2变亮，B错误；只减小交流电的频率，容抗增加，感抗减小，故灯泡L1变亮，灯泡L2变暗，C错误；只增大交流电的频率，容抗减小，感抗增加，故灯泡L1变暗、灯泡L2变亮，D正确。答案：D5煤矿矿井中用于监测瓦斯浓度的传感器，它的电阻随瓦斯浓度的变化而变化，在如图5所示的电路中，不同的瓦斯浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与瓦斯浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断瓦斯是否超标。有一种瓦斯传感器，其电阻的倒数与瓦斯的浓度成正比，那么，电压表示数U与瓦斯浓度C之间的对应关系正确的是() 图5AU越大，表示C越大，C与U成正比BU越大，表示C越小，C与U成反比CU越大，表示C越大，但是C与U不成正比DU越大，表示C越小，但是C与U不成反比解析：由于瓦斯传感器电阻的倒数与瓦斯的浓度成正比，所以有关系式：kC；由闭合电路的欧姆定律可得：U即U结合数学知识可得：U越大，C越大，C与U不成正比关系，C正确。答案：C6(2011南昌模拟)温度传感器广泛应用于空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随着温度变化的特性来工作的。如图6甲所示，电源的电动势E9.0 V，内阻不计，G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20时，电流表示数I12 mA；当电流表的示数I23.6 mA时，热敏电阻的温度是()图6A60 B80C100 D120解析：由图像知，当t120，热敏电阻的阻值R14 k，根据闭合电路欧姆定律I1，可解得Rg0.5 k，又I2，可解得R22 k，结合图像得：t2120。故选D。答案：D7如图7所示为降温所用的一个小型电风扇电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n，原线圈接电压为U的交流电源，输出端接有一只电阻为R的灯泡和风扇电动机D，电动机线圈电阻为r。接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I，则下列说法错误的是()A风扇电动机D两端的电压为Ir 图7B理想变压器的输入功率为C风扇电动机D输出的机械功率为I2rD若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为解析：由变压器的原理可知，风扇电动机D两端的电压为U/n，因为电风扇中含有线圈，故不能利用欧姆定律求电压，A错误；由变压器功率特点可知，理想变压器的输入功率为，B正确；风扇电动机D输出的机械功率为I2r，C正确；因为副线圈两端的电压为U/n，若电风扇由于机械故障被卡住，则副线圈回路可视为纯电阻电路，该回路的等效电阻为，所以副线圈中的电流为，通过原线圈的电流为，D正确。答案：A8如图8所示的电路中，电源内阻不可忽略，若调整可变电阻R的阻值，可使电压表的示数减小U(电压表为理想电表)，在这个过程中()A通过R1的电流减小，减小量一定等于U/R1BR2两端的电压增加，增加量一定等于U 图8C路端电压减小，减小量一定等于UD通过R2的电流增加，但增加量一定小于U/R2解析：通过R1的电流I，电压减小U，则通过R1的电流减小量一定等于，选项A正确；R2和电源内阻的总电压要增加U，选项B错误；因为R2的电压增加量小于U，路端电压减小量一定也小于U，选项C错误；R2电压增加量小于U，通过R2的电流增加量一定小于，选项D正确。答案：AD9(2011福建高考)图9甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1n251，电阻R20 ，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是()图9A输入电压u的表达式u20sin(50t)VB只断开S2后，L1、L2均正常发光C只断开S2后，原线圈的输入功率增大D若S1换接到2 后，R消耗的电功率为0.8 W解析：读图知周期T0.02 s，所以u20sin(100t)V。原本L2正常发光，只断开S2后，电压被两灯泡均分，不会正常发光，且两灯泡串联，负载电阻增大，输出功率减小，输入功率也减小。由变压器的变压比可得副线圈输出电压为4 V，S1换接到2后，R消耗的功率P W0.8 W。D正确。答案：D二、计算题(本题共3个小题，共37分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10(10分)某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图10所示。一个劲度系数k120 N/m、自然长度L01 m的弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的。迎风板面积S0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向，电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连，迎风板 图10可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。定值电阻R1.0 ，电源的电动势E12 V，内阻r0.5 。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U19.0 V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U26.0 V。(电压表可看做理想表)求：(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力。解析：设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得(1)无风时：U1R1得R14.5 所以金属杆单位长度的电阻r /m4.5 /m。(2)有风时：U2R2得R21.5 此时，弹簧长度L m压缩量xL0L(1) m m由二力平衡得此时风力：Fkx120 N80 N。答案：(1)4.5 /m(2)80 N11(12分)如图11甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、电阻r10 。线圈两端的电流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的电压表为理想电压表。在t0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化。求：图11(1)交流发电机产生的感应电动势的最大值；(2)从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；(3)电路中电压表的示数。解析：(1)交流发电机产生感应电动势的最大值EmnBS而mBS，则Em由t图线可知：m2.0102 Wb，T6.28102 s解得Em200 V。(2)t0 s时刻感应电动势为最大值，则感应电动势的瞬时值表达式为enBScost200cos100t (V)。(3)感应电动势的有效值EEm/100 V。由闭合电路欧姆定律得，电路中电流的有效值为I A电压表的示数为UIR90 V。答案：(1)200 V(2)e200cos100t V(3)90 V12(15分)在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个发电站，输送的电功率为P500 kW，当使用U5 kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电能表一昼夜示数相差4800度。求：(1)这时的输电效率和输电线的总电阻r；(2)若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电？解析：(1)画出此远距离输电线路如图所示由于输送功率为P500 kW，一昼夜输送电能EPt12000度，终点得到的电能为E7200度，因此效率60%，输电线上的电流可由I计算，为I100 A，而输电线损耗功率可由PrI2r计算，其中PrkW200 kW，因此可求得r20 。(2)输电线上损耗功率为Pr()2r，原来Pr200 kW，现在要求Pr10 kW，计算可得输电电压应调节为U22.4 kV。答案：(1)60%20 (2)22.4 kV