2017年高考物理四海八荒易错集专题10直流电路与交流电路

专题10 直流电路与交流电路1.一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()图2A. B.Cnev D.2如图3所示，电源的内阻不计，电动势为12 V，R18 ，R24 ，电容C40 F，则下列说法正确的是()图3A开关断开时，电容器不带电B将开关闭合，电容器充电C将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为4.81014 CD若现开关处于闭合状态，将开关S断开，到再次稳定后，通过R1的总电荷量为3.2104 C【答案】D【解析】开关断开时，电容器两端电压不为零，电容器带电，A项错误；将开关闭合，电容器两端电压变小，电容器放电，B项错误；将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为QUC440106 C1.6104 C，C项错误；若开关现处于闭合状态，将开关S断开，再次稳定后，通过R1的总电荷量Q|U|C(124)40106 C3.2104 C，D项正确3(多选)如图4所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响下列说法正确的是()图4A要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势B要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势C要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移D要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移4(多选)在如图5甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R为定值电阻，阻值为7.5 .当开关S闭合后() 图5AL1的电阻为 BL1消耗的电功率为7.5 WCL2的电阻为7.5 DL2消耗的电功率为0.3 W【答案】CD【解析】S闭合后，L1两端的电压为3.0 V，由乙图可知，I10.25 A，故P10.75 W，R112 ，A、B均错；L2与R及电源串联，把R和电源等效成电动势为3 V，内阻为7.5 的新电源，在图乙中作出新电源的IU图线，如图，两图线的交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小，由图知U21.5 V，I20.2 A，所以R2 7.5 ，P2U2I21.50.2 W3 W，C、D正确5. 如图7所示单匝矩形闭合导线框abcd一半处于磁感应强度为B的水平有界匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与其中心线重合的竖直固定转轴OO以角速度匀速转动，固定转轴恰好位于匀强磁场的右边界试写出线框中感应电流的瞬时值表达式并画出it图象(图中位置为计时位置)图7【答案】见解析6利用实验室的手摇发电机产生的正弦交流电给灯泡L供电，其电路如图8所示当线圈以角速度匀速转动时，电压表示数为U，灯泡正常发光已知发电机线圈的电阻为r，灯泡正常发光时的电阻为R，电表均为理想电表，导线电阻可忽略则() 图8A图中电流表示数为B灯泡的额定功率为C发电机的线圈中产生的电动势的最大值为U(1)D从线圈转到中性面开始计时，灯泡两端电压的瞬时值表达式为uUsin t7. 如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，下列说法正确的是()图9A在该线圈两端接上一电容器，要使电容器不被击穿，电容器的最大承受电压为B线框中感应电流的有效值为C从中性面开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量为D线框转一周的过程中，产生的热量为【答案】C【解析】要使电容器不被击穿，电容器的最大承受电压即线框中最大的电动势，为BS，A错误；线框中感应电流的最大值Im，由于线框中的感应电流是正弦交流电，其电流有效值I，B错误；由q可知，从中性面开始转过的过程中，通过线框横截面的电荷量q，C正确；线框转一周的过程中，产生的热量等于感应电流做的功，因此QWI2R，D错误8(多选)(如图10甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势如图乙中曲线a、b所示，则下列说法正确的是() 图10A曲线a表示的交变电动势瞬时值ea36sin 25t VB曲线b表示的交变电动势最大值为28.8 VCt5102 s时，曲线a、b对应的感应电动势大小之比为32Dt6102 s时，曲线a对应线框的磁通量最大，曲线b对应线框的磁通量为09一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31 ，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图14所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U.原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()图14AU66 V，kBU22 V，kCU66 V，k DU22 V，k【答案】A【解析】设原、副线圈中的电流分别为I1、I2，则，故k.设原线圈两端的电压为U1，则，故U13U，而原线圈上电阻分担的电压为U，故3U220 V，解得U66 V选项A正确10(多选)如图15是自耦变压器的示意图，负载变化时输入电压不会有大的波动，输电线的电阻用R0表示如果变压器上的能量损失可以忽略，以下说法正确的是() 图15A开关S1接a，闭合开关S后，电压表V示数减小，电流表A示数增大B开关S1接a，闭合开关S后，原线圈输入功率减小C断开开关S，开关S1接a时电流表的示数为I1，开关S1接b时电流表的示数为I2，则I1I2D断开开关S，开关S1接a时原线圈输入功率为P1，开关S1接b时原线圈输入功率为P2，则P1U1，U2降低 BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低 DU2U1，U2升高2如图20所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10 000 V以上的电压，火花塞中产生火花下列说法中正确的是() 图20A变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制B若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压C变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压D该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数【答案】A【解析】汽车的点火装置是利用变压器原理工作的，当开关始终闭合时，通过原线圈的电流恒定，原线圈中产生的磁场恒定，则在副线圈上不会产生电压，所以B错误；由题可知原线圈处接12 V的直流电源，当断开开关瞬间原线圈中电流迅速变化，会产生变化的磁场，则在副线圈中可能产生高压，所以C错误；由可知，要在副线圈中产生高压，则原线圈匝数必须小于副线圈的匝数，所以D错误故选A. 3.如图21所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其它条件不变，则()图21A小灯泡变亮B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变4在如图22所示电路中，闭合开关S，理想电流表和理想电压表的示数分别用I和U表示，当滑动变阻器的滑动触头P向左滑动时，两表的示数都发生变化电源的电动势和内电阻始终不变，则下列说法正确的是() 图22AI变大，U变小 B.变小CR1的功率一定变大 D电源的总功率一定减小5如图23甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为101，a、b端输入如图乙所示的电压，副线圈电路中电阻R5，电路中的电表为理想电表，则()图23A电压表V1的示数为50 VB电流表的示数为1.0 AC电压表V2的示数为10 VD电阻R消耗的电功率为10 W【答案】B【解析】由题图乙可知原线圈两端电压的有效值为U 100 V(在一个周期内，前半个周期的有效值为U1100 V，后半个周期的有效值为U2100 V)，所以电压表V1的示数为100 V，A错；因变压器对恒定电流不起作用，且原、副线圈匝数比为101，所以副线圈两端电压的有效值为U 5 V，C错；副线圈中的电流I1 A，B对；电阻R消耗的电功率PI2R5 W，D错6如图24甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示以下判断正确的是()图24A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左7如图25所示电路中，电源内阻不计，三个小灯泡完全相同且外电路变化时每个灯泡两端的电压都不会超过其额定电压，开始时只有S1闭合，当S2也闭合后，下列说法中正确的是()图25A灯泡L1变亮B灯泡L2变亮C电容器C的带电荷量增加D闭合S2瞬间流过电流表的电流方向自右向左【答案】AD【解析】根据电路可知，S1闭合、S2断开时，L1、L2串联，则两灯一样亮，因L3与电容器串联后接到电源两端，则L3不亮，电容器两端电压等于电源电动势E；当S2也闭合后，电路总阻值变小，流过L1的电流变大，L1两端电压变大，L2两端电压变小，则灯L1变亮，L2变暗；因电容器此时与灯L1并联，则电容器两端电压变小，电容器上的电荷量变少，电容器对外放电，又知电容器左极板与电源正极相连，带正电，则闭合S2瞬间流过电流表的电流方向自右向左，综上所述，B、C错误，A、D正确8如图26为发电厂向远处用户的输电电路示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变若输送功率增大，下列说法中正确的有() 图26A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大9一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，输出电压恒为500 V，现用电阻率为1.8108 m，横截面积为105 m2的输电线向4103 m远处的用户输电，要使发电机满负荷运行时，输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%，求：(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？【解析】(1)输电要用两根导线，则输电线的电阻为r1.8108 14.4 由题意知P损P4%()2r1050.04()214.4U26 000 V升压变压器原、副线圈匝数比.【答案】(1)112(2)2881110如图27甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知在0t1时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动求：图27(1)0t1时间内通过电阻R的电流大小；(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90的过程中，通过电阻R的电荷量. 【解析】(1)在0t1时间内，金属线框中的感应电动势为E1n根据闭合电路欧姆定律，通过电阻R的电流I1.(2)线框产生感应电动势的最大值EmnB1L1L2感应电动势的有效值EnB1L1L2通过电阻R的电流的有效值I线框转动一周所需的时间t此过程中，电阻R产生的热量QI2RtR()2.【答案】见解析17