2020屆高考物理二輪復習 專題4 電磁感應與電路 第2講 直流電路、交流電路練習

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1、第2講 直流電路、交流電路 一、選擇題：每小題給出的四個選項中，第1～4題只有一項符合題目要求，第5～7題有多項符合題目要求． 1．(2019年河北石家莊模擬)在如圖所示的電路中，R0為定值電阻，R為光敏電阻(光照減弱時阻值增大)，C為電容器，現(xiàn)減弱對光敏電阻R光照的強度，下列說法正確的是(　　) A．電流表的示數(shù)減小 B．電容器C的電荷量減小 C．電壓表的示數(shù)變小 D．電源內(nèi)部消耗的功率變大 【答案】A 2．(2019年黑龍江名校模擬)如圖所示，N匝矩形導線框以角速度ω繞對稱軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S，線框電阻均不計，在OO′左側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場，外電路接有

2、電阻R和理想電流表A，那么可以確定的是(　　) A．從圖示時刻起，線框產(chǎn)生的瞬時電動勢為e＝NBSωsin ωt B．電流表的示數(shù)I＝NBS C．R兩端電壓有效值U＝NBS D．一個周期內(nèi)R的發(fā)熱量為Q＝ 【答案】B 【解析】由圖可知，線圈只有一半在磁場中，故產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em＝NBω＝，故電動勢的瞬時表達式為e＝sin ωt，A錯誤；電流表的示數(shù)為I＝＝NBS，B正確；R兩端電壓的有效值U＝E＝＝NBS，C錯誤；一個周期內(nèi)的發(fā)熱量Q＝I2RT＝2R×＝，D錯誤． 3．(2019年百校聯(lián)盟保溫金卷)如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不能忽略，R1、R2、R3均是可變電阻，將S1、

3、S2都閉合，下列說法正確的是(　　) A．只將R1阻值調(diào)大，C1、C2的帶電量都增大 B．只將R3的阻值調(diào)大，C1的帶電量都減小 C．只斷開開關S2，C1、C2的帶電量都增大 D．只斷開開關S1，C1、C2的帶電量均不變 【答案】C 4．(2018年安徽馬鞍山二模)圖甲為遠距離輸電示意圖，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶1 000，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1 000∶1，輸電線的總電阻為1 000 Ω.若升壓變壓器的輸入電壓如圖乙所示，用戶端電壓為220 V．下列說法正確的是(　　) A．輸電線中的電流為3 A B．電站輸出的功率為7 500 kW C．輸電

4、線路損耗功率為90 kW D．用戶端交變電流的頻率為100 Hz 【答案】B 【解析】由圖乙知升壓變壓器輸入端電壓的最大值為Um＝250 V，有效值為U1＝＝250 V，根據(jù)＝，得副線圈兩端的電壓U2＝U1＝×250 V＝2.50×105 V；用戶端電壓為220 V，根據(jù)＝，得降壓變壓器原線圈的電壓U3＝U4＝×220 V＝2.2×105 V，故輸電線上損失的電壓為ΔU＝U2－U3＝3×104 V，則輸電線上的電流為I＝＝ A＝30 A，電站的輸出功率為P1＝P2＝U2I＝7 500 kW，輸電線路損耗功率為ΔP＝I2R＝900 kW，由乙圖可知，原線圈交變電流的周期為T＝0.02 s，

5、則頻率為f＝＝50 Hz.故用戶端交變電流的頻率為50 Hz.故ACD錯誤，B正確． 5．(2019年河北衡水模擬)如圖所示，邊長L＝20 cm的單匝閉合正方形線框ABCD在范圍足夠大的勻強磁場中以ω＝2π rad/s的角速度繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線框的電阻R＝2 Ω，磁感應強度大小B0＝1 T，方向與OO′成30°角斜向右下方，t＝0時刻，線框平面與磁場方向平行，則下列說法正確的是(　　) A．穿過線框的磁通量Φ＝0.02sin(2πt) Wb B．回路中電流的有效值為 A C．t＝ s至t＝ s內(nèi)，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為π2×10－4 J D．線框轉(zhuǎn)動過程中，0.5 s內(nèi)通過線

6、框某截面電荷量的最大值為0.02 C 【答案】AD 【解析】將磁場分解為水平方向和豎直方向兩個分量，則穿過線圈的磁通量為Φ＝0.02sin(2πt) Wb，選項A正確；回路中電動勢最大值em＝B0sin 30°·L2ω＝0.04π V，回路中電流有效值為I＝＝ A，選項B錯誤；t＝ s至t＝ s內(nèi)線框中電流有效值小于 A，產(chǎn)生的焦耳熱小于π2×10－4 J，選項C錯誤；通過線框某截面的電荷量q＝，0.5 s內(nèi)通過線框磁通量變化量的最大值為2B0sin 30°·L2＝0.04 Wb，故0.5 s內(nèi)通過線框某截面電荷量的最大值為0.02 C，選項D正確． 6．(2019年江西師大附中聯(lián)考)某

7、課外探究小組設計了一個電路，如圖所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n1，連接一理想電流表；副線圈接入電路的匝數(shù)n2可以通過滑動觸頭調(diào)節(jié)，副線圈接有定值電阻R0和壓敏電阻R(R的阻值會隨壓力的增大而變小)，物塊m置于壓敏電阻上，保持原線圈輸入電壓不變，則(　　) A．原、副線圈電流之比為n1∶n2 B．只使n2增大，電流表示數(shù)變大 C．只增大物塊對R的壓力，電流表示數(shù)變大 D．只增大物塊對R的壓力，原線圈的輸入功率變小 【答案】BC 7．(2019年武漢武昌調(diào)研)如圖甲所示的電路中，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，L1、L2、L3是規(guī)格均為“10 V　5 W”的相同燈泡，各電表均為

8、理想交流電表．閉合開關S后，該變壓器cd輸入端交變電壓u的圖象如圖乙．以下說法正確的是(　　) A．a(chǎn)b輸入端電壓的瞬時值表達式為Uab＝20·sin 100πt B．a(chǎn)b輸入端輸入功率Pab＝15 W C．電流表的示數(shù)為1 A，且三只燈泡均正常發(fā)光 D．若斷開開關S，電壓表V的示數(shù)將變小 【答案】BC 【解析】由cd輸入端交變電壓最大值為20 V，有效值是U＝20 V，副線圈電壓為U′＝×U＝10 V，所以副線圈兩只燈泡均能正常發(fā)光．燈泡的額定電流I0＝＝ A＝0.5 A；電流表的讀數(shù)為I2＝2I0＝1 A，原線圈電流為I1＝×I2＝0.5 A，所以原線圈的燈泡也能正

9、常發(fā)光，ab輸入端電壓為Uab＝U＋UL3＝20 V＋10 V＝30 V；輸入端電壓的瞬時值表達式為uab＝30sin(100πt) V，A錯誤，C正確．三個燈泡都正常發(fā)光，所以ab輸入端輸入功率Pab＝30×0.5 W＝15 W，故B正確；若將S斷開，則副線圈上的輸出電流將減小，所以原線圈的輸入電流也減小，則流過燈泡L3的電流減小，L3上消耗的電壓減小，原線圈上的電壓降減小，所以電壓表V讀數(shù)將變大，故D錯誤． 二、非選擇題 8．(2019年蘇州模擬)如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，極板長l＝80 cm，兩板間的距離d＝40 cm，電源電動勢E＝40 V，內(nèi)電阻r＝1 Ω，電

10、阻R＝15 Ω，閉合開關S，待電路穩(wěn)定后，將一帶負電的小球從B板左端且非?？拷麭板的位置以初速度v0＝4 m/s水平向右射入兩板間，該小球可視為質(zhì)點．若小球帶電荷量q＝1×10－2 C，質(zhì)量為m＝2×10－2 kg，不考慮空氣阻力，電路中電壓表、電流表均是理想電表．若小球恰好從A板右邊緣射出．(g取10 m/s2)求： (1)滑動變阻器接入電路的阻值； (2)此時電流表、電壓表的示數(shù)； (3)此時電源的輸出功率． 【答案】(1)24 Ω　(2)1 A　39 V　(3)39 W 【解析】(1)設小球在板間飛行時間為t t＝＝ s＝0.2 s 根據(jù)d＝at2得小球在電場中的飛行加

11、速度 a＝＝ m/s2＝20 m/s2 對小球根據(jù)牛頓第二定律得q－mg＝ma，解得 UAB＝＝ V＝24 V 所以滑動變阻器兩端電壓U滑＝UAB＝24 V 設通過滑動變阻器的電流為I，由歐姆定律得 I＝＝ A＝1 A 滑動變阻器接入電路的阻值R滑＝＝24 Ω. (2)此時電流表的示數(shù)為1 A 電壓表的示數(shù)為 U＝E－Ir＝(40－1×1) V＝39 V. (3)電源的輸出功率P出＝IU＝39 W. 9．如圖甲所示，光滑金屬導軌abcdef由水平平行導軌abef和半徑為r的四分之一圓弧導軌bcde組成，兩導軌在b、e處平滑連接，導軌的間距為L，電阻不計．在軌道的頂端c、

12、d間接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度大小為B.現(xiàn)有一根長度也為L、質(zhì)量為m且電阻不計的金屬棒，在水平拉力F作用下從水平軌道的af處由靜止開始做勻加速直線運動，在水平導軌上運動的時間為t0；接著通過調(diào)節(jié)拉力使金屬棒沿圓弧做勻速圓周運動至cd處，已知金屬棒在af和be之間運動時拉力隨時間變化的關系圖象如圖乙所示(其中F0、t0為已知量)．求： (1)金屬棒做勻加速運動的加速度大?。? (2)金屬棒沿四分之一圓弧做勻速圓周運動的過程中拉力做的功． 【答案】(1)a＝　(2)W＝mgr＋ 【解析】(1)金屬棒做勻加速直線運動，由牛頓第二定律得 F－＝ma

13、即F＝ma＋t 由圖象可知，運動的時間為t0時，F(xiàn)＝F0 代入解得a＝. (2)金屬棒沿四分之一圓弧做勻速圓周運動，經(jīng)過時間t，感應電流 I＝cost 且v0＝at0 則此過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱為 Q＝2·R·＝ 由能量守恒得 W＝mgr＋＝mgr＋. 10．(2019年棗陽模擬)如圖甲所示，發(fā)光竹蜻蜓是一種常見的兒童玩具，它在飛起時能夠持續(xù)閃爍發(fā)光．某同學對竹蜻蜓的電路作如下簡化：如圖乙所示，半徑為L的導電圓環(huán)繞垂直于圓環(huán)平面、通過圓心O的金屬軸O1O2以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，圓環(huán)上接有電阻均為r的三根金屬輻條OP、OQ、OR，輻條互成120°角．在圓環(huán)左半部分分布著垂直圓環(huán)

14、平面向下磁感應強度為B的勻強磁場，在轉(zhuǎn)軸O1O2與圓環(huán)的邊緣之間通過電刷M、N與一個LED燈相連(假設LED燈電阻恒為r)．其他電阻不計，從輻條OP進入磁場開始計時． (1)在輻條OP轉(zhuǎn)過60°的過程中，求通過LED燈的電流； (2)求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周， LED燈消耗的電能； (3)為使LED燈閃爍發(fā)光時更亮，可采取哪些改進措施？(請寫出三條措施) 提示：由n個電動勢和內(nèi)電阻都相同的電池連成的并聯(lián)電池組，它的電動勢等于一個電池的電動勢，它的內(nèi)電阻等于一個電池的內(nèi)電阻的n分之一． 【答案】(1)　(2)　(3)增大角速度，增強磁場，增加輻條的長度，減小輻條的電阻等等 【解析】(1)

15、在輻條OP轉(zhuǎn)過60°的過程中， OP、OQ均處在磁場中，電路的電動勢為 E＝BL2ω 電路的總電阻為R＝＋＝r 由閉合電路歐姆定律，電路的總電流為I＝＝ 通過LED燈的電流I1＝I＝. (2)設圓環(huán)轉(zhuǎn)動一周的周期為T，在輻條OP轉(zhuǎn)過60°的過程中，LED燈消耗的電能 Q1＝Ir· 在輻條OP轉(zhuǎn)過60°～120°的過程中，僅OP處在磁場中，電路的電動勢為E′＝BL2ω 電路的總電阻為R′＝r＋＝r 由閉合電路歐姆定律，電路的總電流為I′＝＝ 通過LED燈的電流I2＝I′＝ LED燈消耗的電能Q2＝Ir· 圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周，LED燈珠消耗的電能發(fā)生三次周期性變化 所以Q＝3×(Q1＋Q2)＝. (3)例如：增大角速度，增強磁場，增加輻條的長度，減小輻條的電阻等． - 8 -