【物理】2019届二轮复习直流与交流电路问题作业（全国通用）

【物理】2019届二轮复习直流与交流电路问题作业（全国通用）

专题四　第11讲直流与交流电路问题 限时：40分钟 ‎　选择题(本题共12小题，其中1～7题为单选，8～12题为多选)‎ ‎1．(2018·北京市西城区高三下学期5月模拟)如图所示为交流发电机的示意图，从线圈通过如图所示的位置开始计时。如果发电机产生的交变电流的频率为50Hz，电动势的最大值为400V，则发电机产生的电动势瞬时值表达式为(　D　)‎ A．e＝400sin50t(V)　　　 B．e＝400cos50t(V)‎ C．e＝400sin100t(V)　　　 D．e＝400cos100t(V)‎ ‎[解析]　因f＝50Hz，可知ω＝2πf＝100πrad/s，线圈从垂直中性面开始转动，则瞬时值表达式是：e＝400cos100t(V)，故选D。‎ ‎2．(2018·四川省凉山州高三第三次诊断试题)用理想变压器为一定值电阻R供电，变压器输入有效值恒定的正弦交流电，当副线圈的滑动触头从最高点向下移动到匝数为原来的2/3时，则(　D　)‎ A．副线圈的输出电压变为原来的3/2倍 B．流过原线圈的电流变成原来的3/2倍 C．R消耗的功率变成原来的2/3倍 D．变压器的输入功率变成原来的4/9倍 ‎[解析]　理想变压器，单匝电动势恒定。当副线圈的滑动触头向下移动到原来的时，U1不变，U2变成原来的；由I＝，可知流过原线圈的电流变成原来的；由P＝I2R，可知R消耗的功率变成原来的；由于P出＝P入，变压器的输入功率变成原来的；综上分析D正确。‎ ‎3．(2018·山西省孝义市高三下学期一模理综)如图所示电路中，理想变压器原副线圈匝数比为1∶2，电阻R1、R2和R3的阻值分别是1Ω、2Ω和3Ω，正弦交流电源的电压恒定。当开关S断开时，理想电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为(　C　)‎ A．I　　　 B．I C．I　　　 D．2I ‎[解析]　当开关S断开时，副线圈两端的电压U2＝I(R2＋R3)＝5I，根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为U1＝U2＝I，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流I1＝2I，则电阻R1两端的电压为UR1＝I1R1＝2I，在原线圈回路中总电压为U＝U1＋UR1＝；S闭合时R3被短接，电流表示数为I′，则副线圈两端的电压U′2＝I′R2＝2I′，根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为U′1＝U′2＝I′，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流I′1＝2I′，则电阻R1两端的电压为UR1＝I′1R1＝2I′，在原线圈回路中总电压为U＝U′1＋U′RI＝3I′，即3I′＝，解得I′＝，故ABD错误，C正确；故选C。‎ ‎4．(2018·湖南省郴州市高三下学期一模)如图所示，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，R1的阻值和电源内阻r相等。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时(　C　)‎ A．电压表读数增大 B．电流表读数减小 C．电源的输出功率逐渐增大 D．质点P将向上运动 ‎[解析]　当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，其接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知干路电流I增大。电容器板间电压等于R3的电压。R4减小，AB间并联部分的总电阻减小，则R3的电压减小，R3上消耗的功率逐渐减小，电容器板间场强减小，质点P所受的电场力减小，所以质点P将向下运动。流过电流表的电流IA＝I－I3，I增大，I3减小，则IA增大，所以电流表读数增大。R4的电压U4＝U3－U2，U3减小，U2增大，则U4减小，所以电压表读数减小。由于R1的阻值和电源内阻r相等，则外电路总电阻大于电源的内阻r，当外电阻减小时，电源的输出功率逐渐增大。故ABD错误，C正确。故选：C。‎ ‎5．(2018·厦门市高三下学期第二次质量检测)如图所示为原、副线圈的匝数均可调节的理想变压器，原线圈两端接一正弦交变电流，一小灯泡L和滑动变阻器串联接于副线圈两端，滑动头P置于中间，小灯泡正常发光。为了使小灯泡亮度变暗，可以采取的措施有(　C　)‎ A．仅减少原线圈的匝数n1‎ B．仅增加副线圈的匝数n2‎ C．仅改变R的电阻，将滑动头P向B端滑动 D．仅增大原线圈交流电电压 ‎[解析]　仅减少原线圈的匝数n1或者仅增加副线圈的匝数n2，则根据＝可知，副线圈两端电压都增大，即通过小灯泡的电流增大，都变亮，AB错误；仅改变R的电阻，将滑动头P向B端滑动，滑动变阻器连入电路电阻增大，由于副线圈两端电压不变，所以副线圈中电流减小，灯泡变暗，C正确；仅增大原线圈交流电电压，则原线圈输入电压U1增大，故U2也增大，通过灯泡的电流变大，变亮，D错误。‎ ‎6．(2018·福建省莆田市高三下学期模拟)如图所示为某同学设计的高压输电模拟电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4＝k∶1，电阻r＝3Ω。升压变压器原线圈输入电压为16V的正弦交流电，降压变压器副线圈接额定电压为15V、额定功率为45W的用电器。两个变压器可视为理想变压器，要使用电器正常工作，则(　B　)‎ A．k＝　　　 B．k＝3‎ C．k＝4　　　 D．k＝9‎ ‎[解析]　用电器的电流为I4＝A＝3A，则输电线上的电流：I3＝；U3＝kU4＝15k；因U2＝16k，则U2＝I3r＋U3，即16k＝×3＋15k。解得，k＝3，故选B。‎ ‎7．(2018·北京市平谷区高三下学期理综模拟)某同学学习了欧姆表原理后，想自己设计并改装一个欧姆表。他手上有如下器材：量程100μA、内阻500Ω的电流计；电动势1.5V的一节干电池；滑动变阻器、电阻箱和若干定值电阻。他设计的电路如图甲所示，实验时他将两表笔短接，电流计指针满偏时，他计算出电路中的总电阻为15kΩ，然后他将一个10Ω和20Ω的电阻分别接到两表笔之间时，发现电流计指针指示的位置几乎一样，很难区分。进一步研究后他认为，只有所测电阻与欧姆表总内阻相当时，测量结果才比较准确。为此他想到了将小量程电流表改装成大量程电流表的方法，设计了如图乙所示的电路，并联电阻R1后，可使干路电流是流经电流计电流的n倍。若要测量阻值约20Ω的电阻，n的取值最合适的是(　B　)‎ A．n＝10000　　　 B．n＝1000‎ C．n＝100　　　 D．n＝10‎ ‎[解析]　由于要测量阻值约20Ω的电阻，测量结果才比较准确，则有R1≈20Ω，干路电流I＝＋，流经电流计电流I′＝，所以n＝＝＝＝751，故n的取值最合适的是1000，故ACD错误，B正确；故选B。‎ ‎8．(2018·山东省潍坊市高三下学期一模)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为T，矩形线圈面积为0.08m2，匝数为10，电阻不计，通过电刷与理想变压器原线圈相连，当线圈绕垂直磁场的轴OO′以50πrad/s的角速度转动，副线圈两端交流电压表的示数为16V，则(　AD　)‎ A．在图示位置时矩形线圈产生的电动势为0V B．矩形线圈产生的交流电周期为0.02s C．矩形线圈产生的电动势有效值为80V D．变压器原副线圈匝数之比为5∶1‎ ‎[解析]　在图示位置时，磁通量最大，矩形线圈产生的电动势为0V，故A正确；矩形线圈产生的交流电周期为T＝＝＝0.04s，故B错误；矩形线圈产生的电动势最大值为Emax＝NBSω＝10××0.08×50πV＝80V，矩形线圈产生的电动势有效值为E有＝ ‎＝80V，故C错误；变压器原、副线圈匝数之比为＝＝＝5∶1，故D正确；故选AD。‎ ‎9．(2018·山东省淄博市高三下学期第二次模拟)如图，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5倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(　AD　)‎ A．原、副线圈匝数之比为4∶1‎ B．原、副线圈匝数之比为5∶1‎ C．此时a和b的电功率之比为1∶1‎ D．此时a和b的电功率之比为1∶4‎ ‎[解析]　由于两个灯泡都正常发光，所以灯泡a两端的电压为U0，则原线圈两端的电压为4U0，b两端的电压为U0，所以原副线圈的匝数之比为＝＝，故A正确；B错误；根据匝数之比可以求出电流之比为1∶4，根据P＝UI知a和b的电功率之比为1∶4，故C错误；D正确；故选AD。‎ ‎10．(2018·陕西省榆林市高三下学期第四次模拟)图甲为小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为图乙中的正弦曲线。已知发电机线圈的内阻为5Ω，外接灯泡的电阻为95Ω，其他电阻不计，则(　CD　)‎ A．t＝0.005s时穿过线圈的磁通量最大 B．1s内线圈中的电流方向改变50次 C．灯泡两端的电压为19V D．0～0.01s内通过灯泡的电荷量为C ‎[解析]　由图象乙可知t＝0.005s时感应电动势最大，穿过线圈的磁通量为零，故A错误；由题图乙可知周期T＝0.02s，线框每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，故B错误；由题图乙可知交流电电动势的最大值是Em＝20V，有效值为：E＝ ‎＝20V，根据闭合电路的分压特点得电灯两端的电压为：U＝＝V×20V＝19V；故C正确；根据q＝得：0～0.01s时间内通过灯泡的电量为q＝；Em＝BSω＝BS＝100πBS；代入数据联立得：q＝C，故D正确；故选CD。‎ ‎11．(2018·吉林省实验中学高三下学期模拟)如图所示，一理想变压器将原线圈接在u＝220sin100π(V)的交流电压上，原、副线圈匝数比n1∶n2＝22∶1，定值电阻的阻值为25Ω，滑动变阻器的总阻值为35Ω。将滑动变阻器的滑片P从左向右滑动过程中，下列说法中正确的是(　AC　)‎ A．副线圈输出电压的频率为50Hz B．当变压器的输出功率达最大时，电压表的示数为5V C．当滑动变阻器的功率达最大时，电流表的示数为0.2A D．滑片P滑到最右端时，变压器的输入功率为40W ‎[解析]　原线圈的交流电压频率f＝＝Hz＝50Hz，变压器不改变交流电的频率，故副线圈输出电压为50Hz，故A正确；根据P＝UI，可知副线圈的电压不变，输出功率要最大，则副线圈的电流要最大，即副线圈总电阻最小，故当滑动变阻器的电阻为0，根据U1∶U2＝n1∶n2，解得：U2＝U1＝220×V＝10V，则此时的电流为I＝＝A＝0.4A，则电压表U表＝IR＝0.4×2.5V＝10V，故B错误；将定值电阻R看成内电阻，故当滑动变阻器的阻值等于定值电阻的阻值为25Ω时滑动变阻器的功率达最大，则副线圈的电流I′＝＝A＝0.2A，故C正确；当滑片P滑到最右端时滑动变阻器的有效值为0，由B项分析知此时的电流为0.4A，变压器的输入功率等于变压器的输出功率，则有P＝UI＝10×0.4W＝4W，故D错误；故选AC。‎ ‎12．(2018·天津市高考压轴卷)图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝5∶1。原线圈接入如图甲所示的正弦交流电。电路中电表均为理想电表，定值电阻R1＝R2＝4Ω，D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则(　ACD　)‎ A．电阻R2两端的电压频率为50Hz B．电流表的示数为5A C．原线圈的输入功率为150W D．将R1摘掉，电压表的示数不变 ‎[解析]　由图甲可知，交流电的周期为0.02s，故频率为50Hz；而变压器及二极管均不会改变交流电的频率，故电阻R2两端的电压频率为50Hz，A正确；经变压器后，输出电压为V＝20V，因二极管的单向导电性，只有一半时间内有电压加在R2两端；则由有效值的定义可得U＝V＝10V；则电流表的示数为I＝A＝2.5A，B错误；原线圈输入功率等于副线圈输出的功率，输出功率P＝W＋(2.5)2×4W＝150W，C正确；因输出电压由输入电压决定，故将R1摘掉，电压表的示数不变，D正确。‎