2014年版高考物理第10讲恒定电流与交变电流考前小测

2014年版高考物理第10讲恒定电流与交变电流考前小测

‎05适考素能特训 ‎ 一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分，其中第4、7、8小题为多选题．)‎ ‎1. [2013·长春一调]如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大．在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图，则下列说法中正确的是(　　)‎ A. R1中的电流小于R2中的电流 B. R1中的电流大于R2中的电流 C. R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率 D. R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率 解析：设正方形边长为L、导体厚度为d，则I＝，R＝ρ＝ρ＝，则I＝相等．由I＝nqSv＝nqLdv得L大则v就小，D正确．‎ 答案：D ‎2．[2013·石家庄一模]一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电动势随时间变化的图象如图所示．根据图象提供的信息，以下说法正确的是(　　)‎ A．线圈转动的角速度为100π rad/s B．感应电动势的有效值为10 V C．t＝1.0×10－2 s时，线圈平面和磁场方向的夹角为30°‎ D．t＝1.5×10－2 s时，穿过线圈平面的磁通量最大 解析：由图象可知：该交流电的周期T＝0.06 s，则线圈转动的角速度ω＝＝ rad/s，选项A错误；感应电动势的有效值E＝＝10 V，选项B错误；t＝1.5×10－2‎ ‎ s时，线圈产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知：此时穿过线圈平面的磁通量的变化率最大，但磁通量为零，选项D错误；因t＝1.0×10－2 s＝T，则线圈平面从中性面位置转过60°，即线圈平面和磁场方向的夹角为30°，选项C正确．‎ 答案：C ‎3. ‎ ‎[2013·宁夏银川一中二模]在某控制电路中，需要连成如图所示的电路，主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红、绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是(　　)‎ A. L1、L2两个指示灯都变亮 B. L1、L2两个指示灯都变暗 C. L1变亮，L2变暗 D. L1变暗，L2变亮 解析：当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，电位器接入电路的电阻减小，根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内阻分担电压增大，路端电压减小，L1灯变暗，通过其电流减小；由U1＝I1R1及I1＝I－IL1可知R1分担电压增大，则L2和R2两端电压减小，L2将因功率减小而变暗，选项B正确．‎ 答案：B ‎4. [2013·原创卷七]如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R＝a－kG(a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是(　　)‎ A. 传感器R是一个力电传感器 B. 闭合电路测量时，电路中的电流随人的体重均匀变化 C. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处 D. 如果要扩大电子秤的量程，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大 解析：R是将压力信号转换成电信号的传感器，即力电传感器，A项正确；闭合电路测量时，电路中的电流I＝，显然与人的体重不成线性关系，B项错误；当重力为零时，电流最小，但不为零，C项错误；由Ig＝可知，kGm＝a＋r＋R′－，因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，D项正确．‎ 答案：AD ‎5. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V,6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端．当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是(　　)‎ A. 120 V,‎0.10 A B. 240 V,‎‎0.025 A C. 120 V,‎0.05 A D. 240 V,‎‎0.05 A 解析：灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12 V，副线圈电流I2＝2× A＝‎1 A，根据匝数比得原线圈电流I1＝I2＝‎0.05 A，原线圈电压U1＝20U2＝240 V，选项D正确．‎ 答案：D ‎6. [2013·郑州质检一]如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其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R＝10 Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，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(　　)‎ A．电阻R上的热功率为20 W B．0.02 s时R两端的电压瞬时值为零 C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝14.1 cos100πt(V)‎ D．通过R的电流i随时间t变化的规律是i＝cos50πt(A)‎ 解析：电压表的示数为该电压的有效值，因此电阻R上的热功率P＝＝10 W，选项A错误；由图象可知，0.02 s时，磁通量为零，此时线圈处于垂直于中性面的位置，产生的电动势以及路端电压应该是最大的，选项B错误；由图象知，该交流电为余弦式变化的交流电，因此电压的最大值为10 V，周期T＝0.02 s，所以电压随时间的变化规律u＝Umcost＝14.1cos100πt(V)，选项C正确；通过R的最大电流为Im＝＝ A，因此电流随时间的变化规律为i＝Imcost＝1.41cos100πt(A)，选项D错误．所以答案选C.‎ 答案：C ‎7. [2013·昆明质检]在图(a)的平面直角坐标系xOy中有一圆心角θ为45°的扇形导线框OMN绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω逆时针方向匀速转动．第Ⅰ象限和第Ⅱ象限内存在垂直xOy平面的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B，方向如图所示．设线框中感应电流方向以逆时针方向为正，从图(a)所示位置开始计时，那么在图(b)中能正确描述OM边所受安培力F的大小及线框内感应电流i随时间t变化情况的是(　　)‎ 解析：扇形导线框进入第Ⅰ象限和从第Ⅱ象限出磁场时均是单边切割磁场，产生的电流大小相等，且均为逆时针方向，OM边所受安培力大小也相等．导线框的两边分别在第Ⅰ象限和第Ⅱ象限时，产生顺时针方向的电流，其大小为单边切割产生电流的2倍，OM边所受安培力大小也为单边切割时的2倍，则选项AC正确．‎ 答案：AC ‎8. 如图所示，一只理想变压器原线圈与频率为50 Hz的正弦交流电源相连，两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端．图中的电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V，则(　　)‎ A. 电流表的读数为‎0.5 A B. 流过电阻的交流电的频率为100 Hz C. 交流电源的输出电压的最大值为20 V D. 交流电源的输出功率为2.5 W 解析：根据电压表示数为5 V可知，副线圈输出电压为10 V，副线圈输出功率为2.5 W，交流电源的输出功率为2.5 W，原线圈电压20 V，交流电源的输出电压的最大值为20 V，原线圈中电流即电流表的读数为‎0.125 A，选项A错误，C、D正确；流过电阻的交流电的频率为50 Hz，选项B错误．‎ 答案：CD 二、计算题(本题共2小题，共36分．需写出规范的解题步骤)‎ ‎9. [2013·江西名校联考四]如图所示是交流发电机模型示意图，n＝100 匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝‎0.48 m2‎.线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100π rad/s匀速转动，并与理想升压变压器相连，升压变压器的原副线圈匝数比为2∶5，理想降压变压器副线圈接入一只“12 V　30 Ω”的灯泡，且灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计．‎ ‎(1)将图示时刻记为t＝0，指出此刻线圈中的电流方向，并写出该正弦交流电的瞬时表达式；‎ ‎(2)求降压变压器的原副线圈匝数比；‎ ‎(3)求灯泡正常发光时，电流表的读数．‎ 解析：(1)利用右手定则判断得到，电流方向为DCBAD 该正弦交流电的瞬时表达式为e＝nBSωsin(ωt＋φ0)‎ 代入相关数据得e＝480sin(100πt＋) V ‎(2)发电机的电动势有效值是480 V，升压变压器的原副线圈匝数比为2∶5，‎ 由＝，得输电电压是1200 V 再通过降压变压器降为12 V ＝ 线路电阻不计，U2＝U3‎ 得＝ ‎(3)灯泡正常发光时，P＝4.8 W 利用理想变压器功率不变原理得发电机输出功率P＝4.8 W，P＝U1I1，解得电流表的读数I1＝‎‎0.01 A 答案：(1)DCBAD　480sin(100πt＋) V　(2)100∶1　(3)‎‎0.01 A ‎10. [2013·苏州二模]发电机的端电压为220 V，输出电功率为44 kW，输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用原、副线圈匝数之比为1∶10的升压变压器升压，经输电线路后，再用原、副线圈匝数比为10∶1的降压变压器降压供给用户．‎ ‎(1)画出全过程的线路图．‎ ‎(2)求用户得到的电压和功率．‎ ‎(3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电压．‎ 解析：(1)线路图如图所示：‎ ‎(2)升压变压器副线圈上的输出电压U2＝U1＝2200 V，‎ 升压变压器副线圈上的输出电流I2＝I1，‎ 升压变压器原线圈上的输入电流，由P＝U1I1得 I1＝＝ A＝‎200 A，‎ 所以I2＝＝ A＝‎20 A.‎ 输电线路上的电压损失和功率损失分别为 UR＝I2R＝4 V，PR＝IR＝0.08 kW.‎ 加到降压变压器原线圈上的输入电流和电压分别为 I3＝I2＝‎20 A，U3＝U2－UR＝2196 V.‎ 降压变压器副线圈上的输出电压和电流分别为 U4＝U3＝219.6 V，I4＝I3＝‎200 A.‎ 用户得到的功率P4＝U4I4＝43.92 kW.‎ ‎(3)若不采用高压输电，线路损失电压为U′R＝I1R＝40 V，用户得到的电压U′＝U1－U′R＝180 V，‎ 用户得到的功率为P′＝U′I1＝36 kW.‎ 答案：见解析