2020高考物理二轮复习专题提升训练11恒定电流交变电流含解析

2020高考物理二轮复习专题提升训练11恒定电流交变电流含解析

- 1 - 专题提升训练 11　恒定电流、交变电流 一、单项选择题(本题共 5 小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.(2019·天津和平区一模)在匀强磁场中,一个 100 匝的闭合矩形金属线圈,绕与磁感线垂直 的固定轴匀速转动,穿过该线圈的磁通量 Φ 随时间 t 的变化关系如图所示。已知线圈总电阻 为 2 Ω,则(　　) A.t=1.0 s 时线圈平面平行于磁感线 B.t=1.5 s 时线圈中感应电流为 0 C.t=2.0 s 时线圈中的感应电动势为 0 D.一个周期内线圈产生的热量为 8 J 答案:C 解析:根据图像可知,在 t=1.0s 穿过线圈的磁通量最大,所以线圈平面垂直于磁感线,故 A 错 误;t=1.5s 时穿过线圈的磁通量为零,线圈平面平行于磁感线,产生的感应电动势最大,感应电 流也就最大,故 B 错误;t=2.0s 时穿过线圈的磁通量最大,线圈通过中性面,线圈中的感应电动 势为 0,故 C 正确;感应电动势的最大值为 Em=NBSω=NΦmω=100×0.04×2π 2 V=4πV,有效值 E= Em 2=2 2πV,根据焦耳定律可得一个周期内线圈产生的热量为 Q=E2 R T=(2 2π)2 2 ×2J=8π2J,故 D 错误。 2.(2019·天津南开区一模)如图甲所示,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,产生的交变电动势图像如图乙中曲线 a、b,所示,则(　　) A.两次 t=0 时刻线圈的磁通量均为零 B.曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 2∶3 C.曲线 a 表示的交变电动势有效值为 15 V - 2 - D.曲线 b 表示的交变电动势最大值为 10 V 答案:D 解析:在 t=0 时刻,线圈一定处在中性面上,此时磁通量最大,故 A 错误;由题图可知,a 的周期 为 4×10-2s,b 的周期为 6×10-2s,则由 n=2π T 可知,转速与周期成反比,故转速之比为 3∶2,故 B 错误;曲线 a、b 对应的线圈转速之比为 3∶2,曲线 a 表示的交变电动势最大值是 15V,根据 Em=nBSω 得曲线 b 表示的交变电动势最大值是 10V,则有效值为 10 2V=5 2V,故 C 错误,D 正确。 3.(2019·河北定州中学承智班月考)阻值相等的四个电阻 R、电容器及电池(内阻可忽略)接成 如图所示的电路。保持 S1 闭合,开关 S2 断开且电流稳定时,电容器所带的电荷量为 Q1;闭合开 关 S2,电流再次稳定后,电容器所带的电荷量为 Q2。Q1 与 Q2 的比值为(　　) A.5∶3 B.2∶1 C.1∶2 D.1∶3 答案:A 解析:电池 E 的内阻可忽略不计,保持开关 S1 闭合、S2 断开且电流稳定时,电容器两端的电压为 U1= E 3R×2R=2E 3 ,再闭合开关 S2 时,电容器两端的电压为 U2= E 5 2R ×R=2E 5 ,又 C 相同,由 Q=CU 得 Q1∶ Q2=U1∶U2=5∶3,故 A 正确,B、C、D 错误。 4.(2019·安徽蚌埠质检)如图所示,原副线圈匝数比为 10∶1 的理想变压器,原线圈输入电压 为 u=40 2sin (100πt) (V)的正弦式交变电流,负载电路中理想二极管和 R1 并联,已知 R1=R2=2 Ω,则理想交流电压表 V 的示数为(　　) A. 10 V B.4 V C.2 5 V D.4 2 V 答案:A 解析:原线圈两端电压有效值 U1=40 2 2 V=40V,原、副线圈匝数比为 10∶1,由 U1∶U2=n1∶n2 得副 线圈两端电压有效值 U2=4V,因为负载电路中理想二极管和 R1 并联,在二极管导通的半个周期 - 3 - R2 两端电压为UR21=4V,在二极管截止的半个周期 R2 两端电压为UR22 = U2 R1 + R2 R2=2V,设理想电压 表示数为 UV,根据有效值的定义可得UV2 R2 T=UR212 R2 ·T 2 + UR222 R2 ·T 2,解得 UV= 10V,故 A 项正确。 5.(2019·天津期末)在图甲所示的电路中,理想变压器原线圈两端的正弦式交变电压变化规 律如图乙所示。已知变压器原、副线圈的匝数比 n1∶n2=10∶1,串联在原线圈电路中的交流电 流表 A1 的示数为 1 A,下列说法正确的是(　　) A.交流电流表 A2 的示数为 0.1 A B.变压器输出端交变电流的频率为 100 Hz C.电阻 R 上消耗的功率为 200 W D.若电阻 R 变大,则电压表示数也增大 答案:C 解析:据 I1∶I2=n2∶n1,输出电流为 I2=10I1=10A,电流表读数为有效值,故 A 错误;根据题图乙 得到输入电压的最大值为 200 2V,频率周期为 0.02s,故电压的有效值为 200V,频率为 50Hz, 故 B 错误;变压器的输入功率为 P1=U1I1=200V×1A=200W,理想变压器输入功率等于输出功率, 故输出功率为 200W,故 C 正确;电阻 R 变大,电压表示数是不变的,故 D 错误。 二、多项选择题(本题共 3 小题,在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的) 6.(2019·河北邯郸一模)在如图所示电路中,电源的电动势为 E,内阻不计。R1=R2=R3=R。当 a、b 间接一理想电流表时,电容器的电荷量为 Q,则(　　) A.电流表的读数为E R,电容器上极板带负电 B.当 a、b 间接一阻值为 2R 的电阻时,电容器下极板带正电 C.当 a、b 间接一阻值为 2R 的电阻时,电容器的电荷量为Q 3 - 4 - D.当 a、b 间接一理想电压表时,电容器的电荷量为零 答案:BC 解析:当 a、b 间接一理想电流表时,电流表读数为E R,Ubc=Uba+Uac=0+1 2E=1 2E,电容器上极板带正电, 故 A 错误。当 a、b 间接一阻值为 2R 的电阻时,如图所示,Uab=2 3E,Uac=1 2E,则 Ubc=Uba+Uac=-2 3E+1 2E=- 1 6E,故下极板带正电,且 Q'=E 6C,又因原来 Q=1 2EC,则 Q'=1 3Q,故 B、C 正确。当 a、b 间接一理想电 压表时,电容器与 R2 并联,电荷量不为零,故 D 错误。 7.图甲为远距离输电示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为 1∶ 100,其输入电压如图乙所示。远距离输电线的总电阻为 100 Ω。降压变压器右侧部分为一火 警报警系统原理图,其中 R1 为一定值电阻,R2 为用半导体热敏材料制成的传感器,当温度升高 时其阻值变小。电压表 V 显示加在报警器两端的电压(报警器未画出),未出现火警时,升压变 压器的输入功率为 750 kW。下列说法正确的有(　　) 甲 乙 A.降压变压器副线圈输出的交变电流频率为 50 Hz B.远距离输电线路损耗功率为 180 kW C.当传感器 R2 所在处出现火警时,电压表 V 的示数变小 D.当传感器 R2 所在处出现火警时,输电线上的电流变小 答案:AC - 5 - 解析:由题图乙知交变电流的周期为 0.02s,所以频率为 50Hz,变压器不改变频率,A 项正确;由 图乙知升压变压器输入端电压有效值为 250V,根据U1 U2 = n1 n2 知副线圈电压为 25000V,所以输电线 中的电流为 I=P U=30A,输电线路损耗功率为 ΔP=I2R=90kW,B 项错误;当传感器 R2 所在处出现火 警时,其阻值减小,副线圈中电流增大,定值电阻的分压增大,所以电压表 V 的示数变小,C 项正 确;副线圈电流增大,根据I1 I2 = n2 n1 知输电线上的电流变大,D 项错误。 8.(2019·天津北辰区模拟)如图所示,理想变压器原线圈与电阻 R 串联,和电压表并联,原、副 线圈的匝数比为 20∶1,b 是原线圈的中心抽头,副线圈连接滑动变阻器、电流表,电表均为理 想交流电表。已知交变电压瞬时值表达式为 u=311sin πt (V)。将单刀双掷开关 S 扳向 a 后, 下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数为 220 V B.若将滑动变阻器的滑片下移,则电压表的示数减小,R 消耗的功率增大 C.通过滑动变阻器的交变电流的频率为 100 Hz D.若将单刀双掷开关由 a 扳向 b,则电流表的示数增大 答案:BD 解析:分析交流电源电压瞬时值表达式可知,电源电压有效值为 220V,因为有电阻 R0 分压,原 线圈两端的电压小于 220V,电压表示数小于 220V,故 A 错误;若将滑动变阻器滑片向下移,电 阻变小,副线圈中的电流变大,那么原线圈中的电流也随着变大,电阻 R 两端的电压也变大,R 消耗的功率增大,交流电源的电压不变,变压器的输入电压变小,电压表示数减小,故 B 正确; 变压器不改变交变电流的频率,由交变电流表达式可知频率为 0.5Hz,故 C 错误;单刀双掷开关 由 a 扳向 b,原线圈匝数变少,副线圈两端电压变大,滑动变阻器滑片不动,电流表示数增大, 故 D 正确。