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2016年高考物理二轮复习专题八 限时训练


专题八 限时训练 (限时:45 分钟)

【测控导航】 考点 交变电流的产生和描述 直流电路综合问题 变压器与远距离输电 题号(难易度) 2(易),6(中),8(中),11(难) 1(易),3(中),4(中),10(难) 3(中),5(中),7(难),9(中)

一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第 1~5 题只有一项符合题 目要求,第

6~9 题有多项符合题目要求) 1.(2015 福建漳州质检)如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r.电路中 的 R1 为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小),R2 为定值电阻.当 开关 S 闭合时,下列说法正确的是( B )

A.增大光照强度,电流表示数变小 B.增大光照强度,电压表示数变小 C.减小光照强度,R2 消耗的功率变大 D.减小光照强度,电源的总功率变大

解析:当光照强度增大时,光敏电阻的阻值减小,总电阻减小,由闭合 电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则电流表示数变大,由 U=E-Ir 可知,路端电压减小,故电压表示数变小,故选项 A 错误,B 正确;当光 照强度减小时,光敏电阻的阻值增大,总电阻增大,由闭合电路欧姆定 律可得,电路中总电流减小,则由 P=I2R2 可知,R2 消耗的功率变小,由 P 总=EI 可知电源的总功率变小,故选项 C,D 错误. 2.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动, 如图(乙)所示,产生的交变电动势随时间变化规律的图像如图(甲)所 示,已知线框内阻为 1.0 Ω ,外接一只电阻为 9.0 Ω 的灯泡,则 ( C )

A.电压表 V 的示数为 20 V B.电路中的电流方向每秒改变 5 次 C.灯泡实际消耗的功率为 36 W D.电动势的瞬时值表达式为 e=20cos 5π t(V) 解析:由(甲)图知电动势峰值为 20 V,周期 0.2 s,所以有效值为

20 V,角速度ω = =10π rad/s,电压表测的是路端电压的有效 值,U= ×9 V=18 V,故选项 A 错误;交流的频率为 5 Hz,每一周期电

流方向改变两次,所以每秒电流方向改变 10 次,故选项 B 错误;灯泡实

际消耗的功率为 P= =

W=36 W,故选项 C 正确;线圈在题图(乙)位置

开始计时,电动势的瞬时值表达式为 e=20 cos 10π t(V),选项 D 错误. 教师备用: 在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.调节滑动变 阻器 R 并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为 0.5 A 和 2.0 V.重新调节 R 并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表 的示数分别为 2.0 A 和 24.0 V.则这台电动机正常运转时输出功率为 ( A )

A.32 W

B.44 W

C.47 W

D.48 W

解析:当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题 中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为 r= =4 Ω ,重新调节 R 并 使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出 功率为 P=UI-I2r=32 W,选项 B,C,D 错误,A 正确. 3.(2015 安徽理综)图示电路中,变压器为理想变压器,a,b 接在电压 有效值不变的交流电源两端,R0 为定值电阻,R 为滑动变阻器.现将变 阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表 A1 的示数增大 了 0.2 A,电流表 A2 的示数增大了 0.8 A,则下列说法正确的是( D )

A.电压表 V1 示数增大 B.电压表 V2,V3 示数均增大 C.该变压器起升压作用 D.变阻器滑片是沿 c→d 的方向滑动 解析:变压器输入电压不变,原、副线圈的匝数比不变,故原、副线圈 两端的电压不变,即电压表 V1,V2 示数不变,选项 A,B 均错误;I1,I2 增加, 则副线圈电路中总电阻减小,故变阻器滑片应沿 c→d 方向滑动,选项 D 正确;由原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率 P 入=P 出知,调节滑 动变阻器前 I1n1=I2n2,调节滑动变阻器后 I1′n1=I2′n2,联立得(I1′ -I1)n1=(I2′-I2)n2,即Δ I1n1=Δ I2n2, = = 用,选项 C 错误. 4.(2015 江西新余二模)热敏电阻是一种广泛应用于自动控制电路中 的重要电子元件,它的重要特性之一是其电阻值随着环境温度的升高 而减小.如图为一自动温控电路,C 为电容器,A 为零刻度在中央的电 流计,R 为定值电阻,Rt 为热敏电阻.开关 S 闭合稳定后,观察电流表 A 的偏转情况,可判断环境温度的变化情况.以下关于该自动温控电路 的分析,正确的是( A ) =4,故该变压器起降压作

A.当发现电流表 A 中的电流方向是由 a 到 b 时,表明环境温度是正在 逐渐升高 B.当发现电流表 A 中的电流方向是由 a 到 b 时,表明环境温度是正在 逐渐降低 C.为了提高该温控装置的灵敏度,应取定值电阻 R 的阻值远大于热敏 电阻 Rt 的阻值 D.为了提高该温控装置的灵敏度,应取定值电阻 R 的阻值远小于热敏 电阻 Rt 的阻值 解析:当发现电流表 A 中的电流方向是由 a 到 b 时,负电荷从 b 到 a, 电容器充电,电容器两端的电压增大,表明 Rt 减小,环境温度是正在逐 渐升高,故 A 正确,B 错误;为了提高该温控装置的灵敏度,即环境温度 稍变化,电容器电量变化比较大,若取定值电阻 R 的阻值与热敏电阻 Rt 的阻值相差太大其两端电压变化都比较小,故不能做到,正确的做 法应该是增大电容器的电容.故 C,D 错误. 5.(2015 山西省大同市检测)某小型水电站的电能输送示意图如图所 示,发电机通过升压变压器 T1 和降压变压器 T2 向 R0=11 Ω 的纯电阻用 电器供电.已知输电线的总电阻 R=10 Ω ,T2 的原、副线圈匝数之比为 4∶1,用电器两端的电压为 u=220 sin 100π t(V),将 T1,T2 均视为理 想变压器,下列说法正确的是( A )

A.降压变压器的输入功率为 4 400 W B.升压变压器中电流的频率为 100 Hz

C.输电线 R 消耗的功率为 500 W D.当用电器的电阻减小时,输电线 R 消耗的功率减小 解析:T2 的输出功率 P2′= = W=4 400 W,而 P1′=P2′,故 A 项正确; Hz=50 Hz,B 项错误;

变压器不改变传输交变电流的频率,所以 f= =

流过 R0 的电流为 I2′= = A=20 A,所以流过 R 的电流 I2=I1′= I2′ =5 A,则 P 损= R=25×10=250 W,C 项错误;用电器两端电压不变,电阻 减小,所以 I2′增大,I1′增大,P 损也增大,D 项错误. 6.(2015 南宁市第二次适应性测试)如图所示,电阻为 r 的矩形线圈在 匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω =100π rad/s 匀速转动. t=0 时刻线圈平面与磁场垂直,各电表均为理想交流电表,则( BC )

A.t=0 时刻线圈中的感应电动势最大 B.1 s 内电路中的电流方向改变 100 次 C.滑片 P 下滑时,电压表的读数变大 D.开关 K 保持断开状态和闭合状态时,电流表的读数相同 解析:t=0 时刻,线圈处于中性面位置,感应电动势为零,A 项错 误;f= =50 Hz,1 s 内电路中电流方向改变 100 次,B 项正确;下滑时,R 的阻值增大,回路中电流减小,内电压减小,由闭合电路欧姆定律知,

电压表示数增大,C 项正确;电容器具有通交流隔直流的作用,所以开 关断开和闭合时,电流表读数不同,D 项错误. 教师备用: (2015 海南卷)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为 4∶1,原线 圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电 阻的阻值为 R0,负载电阻的阻值 R=11R0, 是理想电压表,现将负载

电阻的阻值减小为 R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表读数 为 5.0 V,则( AD )

A.此时原线圈两端电压的最大值约为 34 V B.此时原线圈两端电压的最大值约为 24 V C.原线圈两端原来的电压有效值约为 68 V D.原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V 解析:当负载电阻的阻值减小为 R=5R0 时,根据串并联电路规律,R 两端 电压为 R0 两端电压的 5 倍,因为电压表测量 R 两端的电压,所以 UR0= ×5 V=1 V,故副线圈两端电压为 U2=6 V,根据公式 = 可得此时原 线圈两端电压的有效值为 U1=24 V,所以此时原线圈两端电压的最大值 约为 24 V≈34 V,A 正确,B 错误;因为变化过程中变压器的输入电流

不变,所以对于副线圈中变化前后电流也不变,则变化后电压 U2=IR0+5IR0=6IR0,变化前 U2′=IR0+11IR0=12IR0,所以 U2′=2U2=12 V,

根据公式 = 可得原线圈两端原来的电压有效值约为 48 V,D 正确,C 错误. 7.(2015 辽宁抚顺市高考模拟)如图所示为一理想变压器,原、副线圈 的匝数比为 n,原线圈接电压为 u=U0sin ω t 的正弦式交变电流,输出 端接有一个交流电流表和一个电动机,电动机的线圈电阻为 R,当输入 端接通电源后,电动机带动一质量为 m 的重物匀速上升,此时电流表 的示数为 I,重力加速度为 g,下列说法正确的是( CD )

A.电动机两端电压为 IR B.原线圈中的电流为 nI C.电动机消耗的电功率为 D.重物匀速上升的速度为 解析:电流表的示数为副线圈的电流,对工作中的电动机 IR<U,A 项错 误;原线圈中的电流为 ,B 项错误;副线圈两端的电压为 ,所以变压 器的输出功率 P 出= I,即为电动机消耗的功率,C 项正确;电动机的输 出功率为 -I2R= ,又 =mgv,所以 v= ,D 项正确.

8.(2015 河南省洛阳理综统考)海洋中蕴藏着巨大的能量,利用海洋的 波浪可以发电,在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔,其原理示意

图如图(甲)所示,浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上,浮桶内置线 圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中,该线圈与阻 值 R=15 Ω 的灯泡相连,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中阴影 部分),如图(乙)所示,其内为产生磁场的磁体,与浮桶内侧面的缝隙 忽略不计;匝数 N=200 的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度 B=0.2 T, 线圈直径 D=0.4 m,电阻 r=1 Ω .取重力加速度 g=10 m/s2,π 2≈10.若 浮桶随波浪上下运动的速度可表示为 v=0.4π sin π t m/s.则下列说 法正确的是( BC )

A.波浪发电产生电动势 e 的瞬时表达式为 e=16sin π t V B.灯泡中电流 i 的瞬时表达式为 i=4sin π t A C.灯泡的电功率为 120 W D.灯泡两端电压的有效值为 V

解析:线圈切割磁感线产生感应电动势 e=NBLv=200×0.2×π ×D×0.4π sin π t V=64sin π t V,A 项错误;根据闭合电路欧姆定 律得 i= I= = A=2 = sin π t A=4sin π t A,B 项正确;电流的有效值为 A,灯泡的电功率 P=I2R=120 W,C 项正确;电压的有效值为 V,D 错误.

U=IR=2 ×15 V=30

9.(2014 全国新课标理综Ⅱ)如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分 别为 n1、 n2.原线圈通过一理想电流表 接正弦交流电源,一个二极管

和阻值为 R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端;假设该二极管的正 向电阻为零,反向电阻为无穷大;用交流电压表测得 a、b 端和 c、d 端 的电压分别为 Uab 和 Ucd,则( BD )

A.Uab∶Ucd=n1∶n2 B.增大负载电阻的阻值 R,电流表的读数变小 C.负载电阻的阻值越小,cd 间的电压 Ucd 越大 D.将二极管短路,电流表的读数加倍 解析:若没有二极管,根据理想变压器的电压与匝数成正比,有 Uab∶ Ucd=n1∶n2;而因二极管的单向导电性,导致副线圈的电压有效值低于 原来值,故 A 错误;由题意可知,当增大负载电阻的阻值 R,因电压不变, 根据欧姆定律,得电流表的读数变小,故 B 正确;负载电阻的阻值变 小,cd 间的电压 Ucd 不会变化,故 C 错误;当将二极管短路,副线圈消耗 的功率是原来的 2 倍,原线圈消耗的功率也变为原来的 2 倍,而 Uab 不 变,所以电流变为原来的 2 倍,则电流表的读数加倍,故 D 正确. 二、非选择题 10.如图(甲)所示为某元件 R 的 U I 特性曲线,把它连入图(乙)所示电 路.已知电源电动势 E=5 V,内阻 r=1.0 Ω ,定值电阻 R0=4 Ω .闭合开 关 S 后,求:

(1)该元件的电功率; (2)电源的输出功率. 解析:(1)把电源和 R0 看成等效电源,该电源的 U I 图像如图线Ⅱ所示, 元件 R 与等效电源组成闭合电路时,R 中电流 IR=0.4 A,电压 UR=3.0 V, 则 PR=URIR=3.0×0.4 W=1.2 W.

(2)由于 P 出= R0+PR, 则 P 出=(0.42×4+1.2) W=1.84 W. 答案:(1)1.2 W (2)1.84 W 11.有人为汽车设计了一个 “再生能源装置” ,原理简图如图(甲)所示, 当汽车减速时,线圈受到磁场的阻尼作用帮助汽车减速,同时产生电 能储存备用.图(甲)中,线圈的匝数为 n,ab 长度为 L1,bc 长度为 L2.图 (乙)是此装置的正视图,切割处磁场的磁感应强度大小恒为 B,有理想 边界的两个扇形磁场区夹角都是 90°.某次测试时,外力使线圈以角 速度ω 逆时针匀速转动,电刷 M 端和 N 端接电流传感器,电流传感器记 录的 i t 图像如图(丙)所示(I 为已知量),取 ab 边刚开始进入左侧的 扇形磁场时刻 t=0.不计线圈转动轴处的摩擦.

(1)求线圈在图(乙)所示位置时,产生电动势 E 的大小,并指明电刷 M 和 N 哪个接电源正极; (2)求闭合电路的总电阻 R 和外力做功的平均功率 P; (3)为了能够获得更多的电能,依据所学的物理知识,请你提出改进该 装置的三条建议. 解析:(1)有两个边一直在均匀辐向磁场中做切割磁感线运动, 有 E=2nBL1v, 其中 v= ω L2, 解得 E=nBL1L2ω , 根据右手定则,M 端接电源正极. (2)根据欧姆定律,电流 I= , 得 R= .

线圈转动一个周期时间内,产生电流的时间是半周期,故外力平均功 率 P= I2R, 解得 P= .

(3)增加磁感应强度;增加线圈匝数;增加磁场区域面积;适当增加线 圈面积;变成多组线圈等. 答案:(1)nBL1L2ω (2) (3)见解析 M 端接电源正极


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