人教版新高考物理二轮复习专项训练--专题分层突破练10　恒定电流和交变电流

专题分层突破练10　恒定电流和交变电流

A组

1.(2021浙江高三模拟)如图所示,国内首台10×106 W海上风电机组在三峡集团福建福清兴化湾二期海上风电场成功并网发电,是目前我国自主研发的单机容量亚太地区最大、全球第二大的海上风电机组。若已知该风力发电机的年均输出功率为设计功率的55%,每户家庭月均耗电200 kW·h,则一台发电机可供大约多少户用电(　　)

A.5 000 B.1万 C.2万 D.4万

2.(多选)(2021山东枣庄高三二模)如图所示的长方体金属导体,前表面为abcd,已知lab=10 cm、lbc=5 cm。当C、D两端加电压U时,其中电流为2 A;当A、B两端加电压2U时,其中电流为I。下列说法正确的是(　　)

A.I=2 A

B.I=1 A

C.若A端接电源正极,B端接负极,同时加一垂直于abcd面向里的匀强磁场,则C端电势高

D.若A端接电源正极,B端接负极,同时加一垂直于abcd面向里的匀强磁场,则D端电势高

3.(2020江苏卷)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器(　　)

A.是一种降压变压器

B.能测量直流电路的电流

C.原、副线圈电流的频率不同

D.副线圈的电流小于原线圈的电流

4.(2021山东高三模拟)如图所示,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,C为电容器。闭合开关S,当滑片P向上移动时,下列说法正确的是(　　)

A.电流表A1的示数增大

B.电流表A2的示数减小

C.电容器C的电荷量减小

D.电源内阻r上消耗的电功率增大

5.(2020北京卷)如图所示,理想变压器原线圈接在u=Umsin(ωt+φ)的交流电源上,副线圈接三个阻值相同的电阻R,不计电表内阻影响。闭合开关S后(　　)

A.电流表A2的示数减小

B.电压表V1的示数减小

C.电压表V2的示数不变

D.电流表A1的示数不变

6.(2021江苏南通高三二模)下图为远距离输电的原理图,发电机输出电压不变,升压变压器、降压变压器均为理想变压器,降压变压器的原、副线圈匝数之比为n。若用户负载发生变化,电压表V的示数变化ΔU,电流表A的示数变化ΔI,=k,则两变压器间输电线的总电阻R等于(　　)

A.nk B. C.n2k D.

7.(2021辽宁锦州高三一模)图甲为一台小型旋转电枢式交流发电机的构造示意图,内阻r=1 Ω,外电路电阻R1=R2=18 Ω,电路中其余电阻不计。发电机的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=10,转动过程中穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化,如图乙所示。取π=3.14。则(　　)

甲

乙

A.t=1.57×10-2 s时,该小型发电机的电动势为0

B.t=3.14×10-2 s时,矩形线圈转到中性面位置

C.串联在外电路中的交流电流表的示数为2 A

D.感应电动势的最大值为20 V

B组

8.(多选)(2020浙江卷)如图所示,系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机,旋翼由电动机带动。现有质量为20 kg、额定功率为5 kW的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升,经过200 s到达100 m高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为400 V,若不计电缆的质量和电阻,忽略电缆对无人机的拉力,g取10 m/s2,则(　　)

A.空气对无人机的作用力始终大于或等于200 N

B.直流电源对无人机供电的额定电流为12.5 A

C.无人机上升过程中消耗的平均功率为100 W

D.无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功

9.(多选)(2021辽宁朝阳高三一模)如图所示,理想变压器的原线圈与稳定的正弦式交流电源相连(电源内阻不计),原、副线圈匝数比为n1∶n2,电压表和电流表均为理想电表,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。当滑片向左滑动时,电压表、电流表的示数变化分别用ΔU1、ΔU2、ΔI1、ΔI2表示。以下说法正确的是              (　　)

A.=R1 

B.=R2

C.R2 

D.R1

10.(多选)在如图所示电路中,电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片向左移动时,下列判断正确的是(　　)

A.A1示数变大

B.A2示数变大

C.V1示数变大

D.V2示数变大

11.(多选)(2021山西高三模拟)家用灯暖型浴霸的电路如图所示,其中照明灯额定电压为220 V,额定功率为44 W;四只相同的取暖灯额定电压均为220 V,额定功率均为440 W;排气扇电机的内阻为1.2 Ω。当将浴霸接入u=220sin 100πt(V)的交流电路中时,闭合全部开关后各用电器均正常工作,此时通过保险丝的电流为8.6 A。以下判断正确的是(　　)

A.交变电流的频率为50 Hz

B.排气扇电机的输出功率为88 W

C.闭合全部开关,浴霸的总功率为2 675 W

D.只闭合S1、S4,通过保险丝的电流为0.6 A

12.(2021江苏滨海中学高三一模)交警使用的某型号酒精测试仪如图甲,其工作原理如图乙所示,传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为E,内阻为r,电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.电压表的示数变大,电流表的示数变小

B.电压表的示数变小,电流表的示数变小

C.酒精气体浓度越大,电源的输出功率越大

D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变

13.(2021河北高三模拟)如图所示的电路,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略,R1、R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器,A1、A2为理想电流表,V1、V2、V3为理想电压表。闭合开关后,I1、I2分别表示两个电流表的示数,U1、U2、U3分别表示三个电压表的示数。现将滑动变阻器R4的滑片稍向上滑动一些,ΔI1、ΔI2分别表示两个电流表示数变化的大小,ΔU1、ΔU2、ΔU3分别表示三个电压表示数变化的大小。下列说法正确的是(　　)

A.U2变小 B.变小

C.ΔU2小于ΔU3 D.大于

参考答案

专题分层突破练10　恒定电流和交变电流

1.C　解析 根据能量守恒定律有ηPt=nW,代入数据可得55%×10×106×365×24×60×60 J=12×200×3.6×106n J,解得n=2×104,选项C正确。

2.BD　解析 同一导体电阻率相同,设剩余一边长l,根据电阻定律R=ρ可知,RCD=ρ,RAB=ρ。当C、D两端加电压U时,其电流为I'==2 A;当A、B两端加电压2U时,其中电流为I=,联立可得I=I'=1 A,选项A错误,B正确。若A端接电源正极,B端接负极,则导体内电流方向向右,导体内自由电子向左移动。根据左手定则可知洛伦兹力向上,电子在C端积累,C端积累负电荷,则C端电势低,D端电势高,选项C错误,D正确。

3.D　解析 电流互感器是一种测量电路中电流的变压器;根据题意,电流互感器原线圈匝数较少,副线圈匝数较多,由可知,电流互感器是一种升压变压器,故A错误。电流互感器是利用电磁感应进行工作的,只有在交流电路中才能正常工作,故B错误。电流互感器能够改变原、副线圈电流和电压,但不能够改变其频率,故C错误。由可知,电流和线圈匝数成反比,副线圈匝数比原线圈匝数多,所以副线圈的电流小于原线圈的电流,故D正确。

4.B　解析 滑片向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,整个电路电阻增大,干路电流减小,A1示数减小,选项A错误。内电压减小,外电压增大,R1两端的电压增大,则通过R1的电流增大,而干路电流减小,则A2的示数减小,选项B正确。电容器两端的电压增大,所以电容器的电荷量增大,选项C错误。通过电源内阻的电流减小,则由P=I2r可知,电源内阻消耗的电功率减小,选项D错误。

5.A　解析 开关S闭合后,副线圈总的电阻减小,由于变压器的匝数比和输入电压都不变,所以输出电压也不变,即V1示数不变,但因副线圈的总电阻减小,则副线圈的总电流增大,原线圈的电流增大,故A1的示数变大,选项B、D错误。由于副线圈的电流增大,故与副线圈串联的电阻R两端的电压增大,而副线圈两端的电压不变,所以副线圈电路中并联部分的电压减小,即V2的示数减小,故电流表A2的示数减小,选项A正确,C错误。

6.C　解析 电压表V的示数变化ΔU,则降压变压器的原线圈两端电压变化了nΔU,电流表A的示数变化ΔI,则流过R的电流变化了,由闭合电路的欧姆定律可得U3=-RI+U2,所以两变压器间输电线的总电阻R==n2k,选项C正确。

7.D　解析 t=1.57×10-2 s时,磁通量Φ的变化率最大,该小型发电机的电动势为最大,选项A错误。t=3.14×10-2 s时,磁通量Φ的变化率最大,磁场与线圈平面平行,选项B错误。从Φ-t图线可以看出Φmax=1.0×10-2 Wb,T=3.14×10-2 s,ω==200 rad/s,感应电动势的最大值为Emax=nωΦmax=20 V,外电路电阻R==9 Ω,电路中电流最大值为Imax==2 A,串联在外电路中的交流电流表的读数为I= A,选项C错误,D正确。

8.BD　解析 由于系留无人机开始起飞经过200 s到达100 m高处后悬停并进行工作,可见系留无人机先加速后减速再停留在空中,所以空气对无人机的作用力先大于重力,再小于重力,最后等于重力,故A错误;直流电源对无人机供电的额定电流为I= A=12.5 A,故B正确;无人机上升过程中克服重力做的功为W=mgh=20×10×100 J=20 000 J,另外还要克服空气的阻力做功,电动机内电阻还要消耗能量,所以无人机上升过程中消耗的平均功率=100 W,故C错误;无人机上升过程中要克服空气阻力做功,悬停时旋翼转动时也会克服阻力做功,所以两种情况下均有部分功率用于对空气做功,故D正确。

9.AD　解析 正弦式交流电源电压稳定,有U=UR1+U1,|ΔU1|=|ΔUR1|,所以有=R1,选项A正确,C错误。根据变压器的规律可知,理想变压器原、副线圈电压变化量之比,原、副线圈电流变化量之比,所以有R1,选项D正确,B错误。

10.BD　解析 当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻R2增大,则外电路中的总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律I=,可知总电流减小,即A1的示数减小,选项A错误。根据U=E-Ir,可知路端电压增大,即V2的示数变大,选项D正确。流过电阻R1的电流即为总电流,根据U1=IR1,因总电流I减小,故U1减小,即V1的示数减小,选项C错误。根据路端电压U=U1+U并,因U增大,U1减小,可知U并增大,故流过A2的电流增大,A2的示数增大,选项B正确。

11.AD　解析 根据u=220sin 100πt(V),可得交变电流的频率为f= Hz=50 Hz,选项A正确。照明灯电流I1==0.2 A,取暖灯电流I2==2 A,则通过排气扇的电流为I3=I-I1-4I2=0.4 A,排气扇电机的输出功率为P=I3U-r=87.808 W,选项B错误。排气扇功率P3=I3U=88 W,故浴霸的总功率为P总=44 W+4×440 W+88 W=1 892 W,选项C错误。只闭合S1、S4,通过保险丝的电流为I'=I1+I3=0.6 A,选项D正确。

12.D　解析 由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,而酒驾驾驶员吹气时,酒精浓度大,故R变小,由闭合电路的欧姆定律可知I=,U=E-I(R0+r),可知电流表示数变大,电压表示数变小,选项A、B错误。电源的输出功率关于外电阻R外的关系图像如图所示,由图可看出当R外=r时电源的输出功率最大,而酒精气体浓度越大导致R+R0越小,若开始时有R+R0>r,则随着R减小电源的输出功率增大,若R+R0<r,则随着R减小电源的输出功率减小,选项C错误。根据闭合电路的欧姆定律有E=U+I(r+R0),故=r+R0,则无论R怎么变,电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,选项D正确。

13.C　解析 滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器R4接入电路的电阻变大,由“串反并同”可知U2变大,选项A错误。由欧姆定律可知=R3+R4,R4接入电路的阻值变大,所以变大,选项B错误。电压表V2的示数等于电阻R3和R4两端的电压之和,R4接入电路阻值变大,电压表V2的示数变大,由于总电流变小,但是流过R2的电流变大,所以流过电阻R3的电流变小,电阻R3两端的电压变小,所以ΔU3大于ΔU2,选项C正确。由闭合电路欧姆定律分析可知=r,=r+R1,所以小于,选项D错误。