2019届高考物理二轮复习 第一部分 专题整合 专题四 电磁感应和电路 第1讲 恒定电流与交变电流专项训练.doc

第1讲恒定电流与交变电流真题再现1(2016全国卷)一含有理想变压器的电路如图411所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3、1和4，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为图411A2B3C4D5解析设原、副线圈匝数比为n，根据能量守恒，当S断开时，UII2R1(nI)2(R2R3)；当S闭合时，4UI(4I)2R1(4nI)2R2，联立解得n3，所以B正确。答案B2(2016全国卷)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图412所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为图412A. B. C. D.解析电路中四个电阻阻值相等，开关S断开时，外电路的连接等效为图甲，由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为R，根据串并联电路的特点可知，电容器两端的电压为U1EE；当开关S闭合后，外电路的连接等效为图乙，则电容器两端的电压为U2EE，由QCU可知，C项正确。答案C3(多选)(2016全国卷)如图413，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是图413A原、副线圈匝数比为91B原、副线圈匝数比为19C此时a和b的电功率之比为91D此时a和b的电功率之比为19解析因为两灯泡额定电压相同且均正常发光，且输入电压为灯泡额定电压的10倍，所以理想变压器的输入、输出电压比为91，由理想变压器变压规律可知，原、副线圈的匝数比为91，A项正确，B项错误；由理想变压器变流规律可知，原、副线圈的电流比为19，由功率PUI可知，a和b的电功率之比为19，C项错误，D项正确。答案AD4.(2018全国卷)一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图414所示。则Q方：Q正等于图414A1 B.1C12 D21解析根据焦耳定律知热量与方波中的电流方向的变化无关，故Q方T；而正弦交流电电压的有效值等于峰值的，故Q正TT，所以，D正确。答案D考情分析分值06分题型以选择题为主命题热点(1)电路的动态分析(2)交变电流的产生及“四值”的应用(3)理想变压器和远距离输电考点一直流电路的动态分析直流电路动态分析的三种常用方法(1)程序法R局I总U内I总rU外EU内确定U支、I支。(2)结论法“串反并同”“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)。(3)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论。(2018洛阳模拟)在如图415所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，三个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2表示。下列判断正确的是图415AI减小，U1增大BI减小，U2增大CI增大，U1增大 DI增大，U2增大解析闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻R增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I总减小，路端电压U增大，R3两端电压等于路端电压，则流过R3的电流I3增大。流过电流表的电流II总I3，I总减小，I3增大，则I减小，R1两端电压减小，即电压表V1的示数U1减小。电压表V2的示数U2UU1，U增大，U1减小，则U2增大。所以，I减小，U1减小，U2增大。故选B。答案B【题组突破】1.(2018天津五区县高三联考)如图416所示，L1、L2、L3、L4为四个完全相同的灯泡。在变阻器R的滑片P向下移动过程中，下列判断中正确的是图416AL1变暗 BL2变暗CL3变亮 DL4变暗解析当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流I减小，电源的内电压减小，则路端电压增大，通过L4的电流增大，L4变亮，且通过L3的电流减小，L3的电压减小，L3变暗，故L2的电压增大，L2变亮，L1的电流减小，L1变暗。故A正确。答案A2(2018河南九校联考)如图417所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R2的滑片向b端移动时，则图417A电压表示数增大B电流表示数减小C质点P将向下运动DR1上消耗的功率逐渐减小解析由题图可知，滑动变阻器R2与R3并联后与R1串联，电容器与R3并联。当滑动变阻器R2的滑片向b端移动时，R2接入电路的阻值减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，路端电压减小，R1两端的电压增大，可知并联部分的电压减小，电压表读数减小，A错误；并联部分电压减小，流过R3的电流减小，而电路中总电流增大，故流过R2的电流增大，即电流表示增大，B错误；因电容器两端电压减小，板间场强减小。质点受到的向上电场力，故质点P将向下运动，故C正确；因R1电流增大，由PI2R可知，R1上消耗的功率增大，故D错误。答案C考点二交变电流的产生和“四值”问题1线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大。(2)线圈中的感应电动势为零。(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次。2正弦交流电“四值”的应用(多选)(2018商丘模拟)如图418甲为小型旋转电枢式交流发电机，电阻为r2 的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R0 ，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1R0、R2，其他电阻不计。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随时间t变化的图像，则下列说法正确的是图418A电阻R2上的热功率为WB0.02 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e10cos 100t(V)D线圈开始转动到ts的过程中，通过R1的电荷量为 C解析根据串联电路分压关系，可求得R2两端的电压为 V，故P W W，A正确；0.02 s时穿过线圈的磁通量为零，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Em10 V，C错误；由R外10 ，r2 ，U10 V可得EmNBS12 V，又qNN，以上各式联立可得：qC，D正确。 答案AD【题组突破】1(多选)(2018湖北八校联考)如图419所示，矩形单匝线圈abcd，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕OO轴匀速转动，转动的周期为T，ab的中点和cd的中点的连线恰好位于转轴所在直线上，且转轴OO位于匀强磁场的边界线上，转轴OO垂直于磁场方向，线圈电阻阻值为R，外电阻的阻值也为R，从图示位置开始计时，线圈转过30时的瞬时感应电流为I，则以下判断正确的是图419A线圈的面积为B线圈消耗的电功率为4I2RCt时刻线圈中的感应电动势为e2IR sintDt时刻穿过线圈的磁通量为cost解析设线圈面积为S，从图示位置开始计时时感应电动势的表达式为eB sin t sin ，转过30时的瞬时电流Isin 30，故S，则e4IR sint，A正确，C错误。线圈消耗的电功率为P2R2I2R，B错误。t时刻穿过线圈的磁通量为B cos tcost，D正确。答案AD2.(2018潍坊第三次检测)如图4110所示是某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈abcd的面积为S0.03 m2，共有10匝，线圈总电阻为r1 ，线圈处于磁感应强度大小为T的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R9 的连接。在外力作用下线圈以角速度10 rad/s绕轴OO匀速转动时，下列说法中正确的是图4110A电阻R的发热功率是3.6 WB交流电流表的示数是0.6 AC用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.02 sD如果将电阻R换成标有“6 V3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作解析感应电动势最大值EmnBS10100.03 V6 V，电动势有效值E6 V，电路中的电流I A0.6 A，则交流电流表的示数是0.6 A，选项B正确；电阻R的发热功率是PRI2R3.24 W，选项A错误；交流电的周期T s0.2 s，则用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为0.2 s，选项C错误；如果将电阻R换成有“6 V3 W”字样的小灯泡，灯泡的电阻ULRL12 V5.54 V，故小灯泡不能正常工作，选项D错误。答案B 考点三变压器与远距离输电1理想变压器问题中的两个“弄清”(1)弄清变量和不变量。如原线圈电压不变，原、副线圈的匝数比不变，其他物理量可随电路的变化而发生变化。(2)弄清动态变化过程中的决定关系，如U2由U1决定，P1、I1由P2、I2决定。2理想变压器问题的分析流程(1)由分析U2的情况；(2)由I2分析I2的情况；(3)由P1P2I2U2判断输入功率的情况；(4)由P1I1U1分析I1的变化情况。3远距离输电过程中功率的关系(1)变压器输出功率：P出P损P用。(2)输电线上的电流：I。(3)输电线上损失的功率：P损I2R线2R线U损I。(2018河南联考)如图4111所示，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器)，R表示输电线的电阻，则图4111A用电器增加时，变压器输出电压增大B要提高用户的电压，滑动触头P应向上滑C用电器增加时，输电线的热损耗减少D用电器增加时，变压器的输入功率减小解析由于变压器原、副线圈的匝数不变，而且输入电压不变，因此增加负载不会影响输出电压，故A错误；根据变压器原理可知输出电压U2U1，当滑动触头P向上滑时，n2增大，所以输出电压增大，用户两端电压增大，故B正确；由于用电器是并联的，因此用电器增加时总电阻变小，输出电压不变，总电流增大，故输电线上热损耗增大，故C错误；用电器增加时总电阻变小，总电流增大，输出功率增大，所以输入功率增大，故D错误。答案B【题组突破】1原线圈串联电阻如图4112所示的理想变压器中原、副线圈的匝数比为51，其中R1100 、R24 分别代表输电线的电阻。在副线圈上接有两盏“8 V、4 W”的灯泡，若在a、b端输入e60sin 100t(V)的交流电，当开关S断开时，灯泡L1正常发光，则图4112A开关闭合后，灯泡L1会变亮B开关闭合后，a、b端输入功率变小C开关闭合前，R1、R2消耗的功率相等D开关闭合前，电源的输出功率为5 W解析开关闭合后，副线圈电路中总电阻变小，副线圈中的电流I2变大，根据n1I1n2I2可知，原线圈中的电流I1也变大，所以R1、R2上的电压都变大，灯泡L1上的电压变小，亮度变暗，选项A错误；原线圈中的电流I1变大，a、b端输入功率变大，选项B错误；开关闭合前，通过灯泡的电流I20.5 A，R2上消耗的功率为P2IR21 W，根据n1I1n2I2求得I10.1 A，R1上消耗的功率为P1IR11 W，选项C正确；开关闭合前，电源的输出功率为P总1 W1 W4 W6 W，选项D错误。答案C2理想变压器的动态分析问题(2016天津卷)如图4113所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是图4113A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大解析当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变压器副线圈的总负载的等效电阻增大，R1中电流减小，R1两端电压减小，电压表示数变大，R1消耗的电功率变小，选项A错误，B正确。当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，变压器副线圈输出电流减小，输出功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，变压器输入功率变小，电流表A1示数变小，选项C错误。若闭合开关S，变压器副线圈的总负载的等效电阻减小，则R1中电流增大，R1两端电压增大，电压表示数减小，电流表A2示数减小，电流表A1示数变大，选项D错误。答案B3远距离输电如图4114甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1100，降压变压器原、副线圈匝数比为1001，远距离输电线的总电阻为100 。若升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750 kW。下列说法中正确的是图4114A用户端交流电的频率为100 HzB输电线中的电流为30 AC用户端电压为250 VD输电线路损耗功率为180 kW解析由图乙知交流电的周期T0.02 s，所以频率f Hz50 Hz，A错误；由图乙知升压变压器输入端电压最大值为250 V，有效值为250 V，由得U2U125 000 V，根据PUI得输电线中的电流为I230 A，故B正确；输电线上损失的电压为UI2R3 000 V，降压变压输入端电压为U3U2U22 000 V，根据知用户端电压为U4U3220 V，故C错误；输电线路损耗功率为PUI290 kW，故D错误。答案B