2019高考物理二轮复习第12讲 直流电路和交流电路 专题训练(含解析)

第12讲　直流电路和交流电路

选择题(每小题6分,共84分)

1.(2018江苏单科,2,3分)采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的,输电电压应变为(　　)

A.55 kV B.110 kV C.440 kV D.880 kV

2.(多选)小型发电机线圈共N匝,每匝可简化为矩形线圈abcd,bc边长为L1,磁极间的磁场可视为匀强磁场,方向垂直于线圈中心轴OO',线圈以角速度ω绕OO'匀速转动,如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,不计线圈电阻,下列说法正确的是(　　)

A.ab边长为L=

B.产生的交变电流的周期是2πω

C.若从中性面开始计时,则发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e=2Ne0 sin ωt

D.发电机线圈从垂直中性面位置转动90°的过程中,产生的感应电动势的平均值是

3.(多选)两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据,另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据。两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条U-I图线。则图像中两图线的交点表示的物理意义是(　　)

A.滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端

B.电源的输出功率最大

C.定值电阻R0消耗的功率为0.5 W

D.电源的效率达到最大值

4.电动机的内电阻r=2 Ω,与R=8 Ω的电阻串联接在线圈上,如图所示。已知线圈面积为 m2,共100匝,电阻为2 Ω,在B= T的匀强磁场中绕OO'以转速n=600 r/min匀速转动,在合上开关S后电动机正常工作时,电压表的示数为100 V。则下列说法正确的是(　　)

A.电路中电流的最大值为5 A

B.电路中电流的最大值为10 A

C.电动机正常工作时的输出功率为1 000 W

D.电动机正常工作时的输出功率为800 W

5.(2018河北石家庄质检)如图所示,理想变压器三个线圈的匝数之比n1∶n2∶n3=10∶5∶1,其中匝数为n1的原线圈接到220 V的交流电源上,匝数为n2和n3的两个副线圈分别与电阻R2、R3组成闭合回路。已知通过电阻R3的电流I3=2 A,电阻R2=110 Ω,则通过电阻R2的电流I2和通过原线圈的电流I1分别是(　　)

A.10 A,12 A B.10 A,20 A

C.1 A,0.7 A D.1 A,3 A

6.如图所示电路中,电流表A和电压表V均可视为理想电表。现闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P向左移动,下列说法正确的是(　　)

A.电流表A的示数变小,电压表V的示数变大

B.小灯泡L变亮

C.电容器C上电荷量减少

D.电源的总功率变大

7.(2018江西上饶六校一联)如图所示,一正弦交流电瞬时值表达式为e=220 sin 100πt(V),通过一个理想电流表,接在一个理想变压器两端,变压器起到降压作用,开关S闭合前后,A、B两端输出的电功率相等,以下说法正确的是(　　)

A.流过r的电流方向每秒钟变化50次

B.变压器原线圈匝数小于副线圈匝数

C.开关从断开到闭合时,电流表示数变小

D.R=r

8.(2018河南郑州检测)如图所示的电路中,R为光敏电阻(增大照射光的强度电阻会减小)、C为电容器,灯泡L的额定电压为50 V,理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1。闭合开关S,在a、b两端输入正弦式交变电流u=100 sin 10πt(V),则下列说法正确的是(　　)

A.灯泡会正常发光

B.光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等

C.增大照射光的强度照射光敏电阻,灯泡会变亮

D.断开开关S,灯泡会熄灭

9.如图,电路中定值电阻R大于电源内阻r,闭合开关S后,将滑动变阻器R0的滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则(　　)

A.A的示数减小

B.>r

C.ΔU1<ΔU2

D.电源的输出功率逐渐减小

10.(2018湖北四地七校联盟联考)如图所示,理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电,副线圈接有光敏电阻R1(光照增强时,光敏电阻阻值减小)、用电器R2。下列说法正确的是(　　)

A.P位置不动,当光照增强时,变压器的输入功率减小

B.光照强度不变,当滑动触头P向上滑动时,用电器消耗的功率增大

C.当f减小时,变压器的输入功率减小

D.P位置不动,光照强度不变,当U增大时,用电器消耗的功率增大

11.(多选)某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长,他将每100米导线卷成一卷,共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连,测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电,其中理想变压器T1与学生电源相连,其原、副线圈的匝数比为n1∶n2,理想变压器T2与用电器相连,测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是(　　)

A.前后两次实验都可用于研究远距离直流输电

B.实验可以证明,减小输电电流能减小远距离输电的能量损失

C.若输送功率一定,则P2∶P1=∶

D.若输送功率一定,则P2∶P1=n1∶n2

12.(2018宁夏银川一模)(多选)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,图中电表均为理想电表,R、L和D分别是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、电感线圈和灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u,下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.电压u的频率为50 Hz

B.电压表的示数为22 V

C.有光照射R时,电流表的示数变大

D.抽出L中的铁芯,D变暗

13.(多选)如图甲所示,一理想变压器原线圈匝数为n1=1 000匝,副线圈匝数为n2=150匝,变压器输入端的正弦交变电压如图乙所示,定值电阻的阻值为11 Ω,总阻值为22 Ω的滑动变阻器滑片为P。下列说法中正确的是(　　)

A.变压器副线圈输出电压的频率为50 Hz

B.滑片P向右滑动时,电阻R两端的电压不变

C.滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流为6 A

D.滑片P滑到最左端时,变压器的输入功率为66 W

14.(2018福建厦门质检)(多选)如图所示,电路中变压器为理想变压器,其原线圈接在u=20 sin 50πt(V)的交流电源上,副线圈与阻值为R1=2 Ω的电阻接成闭合电路,电流表为理想电流表。另有一阻值R2=32 Ω的电阻与变压器原线圈并联,电阻R1与R2消耗的电功率恰好相等。则(　　)

A.电阻R1消耗的电功率为12.5 W

B.通过电阻R1的交变电流的周期为0.02 s

C.电流表的示数为10 A

D.变压器原、副线圈匝数之比为4∶1

答案精解精析

选择题

1.C　由P送=U送·I线和P损=·R线得,P损=·R线。因为P送和R线一定,要使P损'=P损,结合上式得,U送'=2U送=440 kV,C项正确。

2.AC　由题意可知,线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0,由e0=BLv=BL,解得L=,选项A正确;T=,选项B错误;对单匝矩形线圈,其感应电动势最大值为2e0,发电机线圈共N匝,所以发电机线圈中总感应电动势最大值为2Ne0,从中性面开始计时,则感应电动势的瞬时值表达式为e=2Ne0 sin ωt,选项C正确;发电机线圈从垂直中性面位置转动90°的过程中,磁通量变化量为ΔΦ=BLL1=,时间Δt==,产生的感应电动势平均值是=N=,选项D错误。

3.BC　由题图可得,电源电动势E=1.5 V,内阻r=1 Ω,在交点位置有R+R0==2 Ω,R0==2 Ω,则R=0,滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端,选项A错误;当电路中外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,但R0>r,故改变滑动变阻器的阻值时无法使电路中外电阻等于电源内阻,此时外电阻越接近电源内阻,电源的输出功率越大,故选项B正确;P0=U2I=0.5 W,选项C正确;电源的效率η=,电流越小,电源的效率越大,可见滑动变阻器的滑动触头P滑到最右端时电源的效率最大,选项D错误。

4.B　线圈的角速度ω=20π rad/s,电动势的最大值Em=NBSω=200 V,有效值E==200 V,电路中的电流I==10 A,电流的最大值Im=I=10 A,选项A错误,B正确;电动机正常工作时的输出功率P出=UI-I2r=800 W,选项C、D错误。

5.C　由=,得U2=U1=110 V,则I2==1 A。由=,得U3=U1=22 V。又I1U1=I2U2+I3U3,解得I1=0.7 A。选项C正确。

6.A　闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P向左移动时,变阻器接入电路的电阻增大,根据闭合电路欧姆定律得,电路中总电流I减小,则小灯泡L变暗,电流表A的示数变小;电压表的示数U=E-I(RL+r),I减小,其他量不变,则U增大,即电压表V的示数变大,故A正确,B错误;电容器的电压等于变阻器两端的电压,即等于电压表的示数,U增大,由Q=CU知电容器C上的电荷量增大,故C错误;电源的总功率P=EI,I减小,则电源的总功率变小,故D错误。

7.D　由正弦交流电瞬时值表达式知交流电的频率f= Hz=50 Hz,因变压器不改变交流电的频率,所以流过r的电流方向每秒钟变化100次,A错误;降压变压器原线圈匝数大于副线圈匝数,B错误;开关从断开到闭合时,副线圈回路总电阻减小,副线圈两端电压不变,所以副线圈回路中电流增大,再根据I1U1=I2U2知原线圈电流即电流表示数变大,C错误;开关闭合前,A、B两端输出的电功率为PAB=R,开关闭合后,A、B两端输出的电功率为PAB'==·2R,又开关闭合前后,A、B两端输出功率相等,则有PAB=PAB',解得R=r,D正确。

8.C　由题可知,理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1,原线圈两端的电压的有效值为100 V,根据=,可知副线圈两端的电压的有效值为50 V,由于电容器和光敏电阻都会阻碍交变电流的通过,因此灯泡两端的电压小于50 V,不会正常发光,A错误;由于电容器能通交流,因此光敏电阻R中的电流小于灯泡中的电流,B错误;增大照射光的强度照射光敏电阻,光敏电阻的阻值减小,因此灯泡中的电流增大,灯泡会变亮,C正确;断开开关S,由于电容器能通交流,因此灯泡不会熄灭,D错误。

9.B　根据理想电压表内阻无穷大,相当于断路,理想电流表内阻为零,相当于短路,可知R与滑动变阻器R0串联,电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电路和滑动变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片向下滑动时,接入电路的阻值变小,电路的总电阻减小,电流变大,所以A的示数变大,故A错误;根据欧姆定律有U3=E-I(R+r),则=R+r>r,故B正确;=R,=r,又R>r,所以ΔU1>ΔU2,故C错误;当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,由于外电阻大于电源内阻,当滑片向下滑动时,外电阻减小,外电阻越来越接近内电阻,电源的输出功率逐渐增大,故D错误。

10.D　P位置不动,当光照增强时,光敏电阻的阻值减小,变压器的输出功率增加,输入功率也增加,故A错误;光照强度不变,光敏电阻的阻值不变,当滑动触头P向上滑动时,原线圈匝数增大,根据=知变压器的输出电压减小,则用电器消耗的功率减小,故B错误;该电路中,变压器不改变交流电的频率,当f减小时,变压器的输入功率不变,故C错误;P位置不动,光照强度不变,当U增大时,根据=知变压器的输出电压增大,即用电器两端电压增大,则用电器消耗的功率增大,故D正确。

11.BC　变压器只能改变交变电流的电压,所以第二次实验只能研究远距离交流输电,A错误;实验可以证明,减小输电电流可以减小远距离输电的能量损失,B正确;第一次输电时,P1=R=R,第二次输电时,P2=R,又I2=,U2=U1可得P2=·R,故=,C正确,D错误。

12.AC　原线圈接入题图乙所示的正弦交流电压,T=0.02 s,所以频率f==50 Hz,故A正确;原线圈接入电压的最大值是220 V,有效值U=220 V,理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,所以电压表的示数为22 V,故B错误;有光照射R时,R阻值随光强增大而减小,根据P=得副线圈输出功率增大,所以原线圈输入功率增大,所以电流表的示数变大,故C正确;抽出L中的铁芯,电感线圈自感系数减小,电感线圈对电流的阻碍减小,所以D变亮,故D错误。

13.AC　原线圈输入电压的周期T=0.02 s,频率f==50 Hz,变压器不改变频率,故选项A正确;滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电阻R两端的电压变大,选项B错误;原线圈两端电压的有效值U1==440 V,根据=可得副线圈两端的电压U2=66 V,滑动变阻器的滑片P滑到最右端时,通过电阻R的电流I2==6 A,选项C正确;滑动变阻器的滑片P滑到最左端时,理想变压器的输入功率P2==132 W,选项D错误。

14.AD　加在R2两端电压的有效值=U= V=20 V,R2消耗的功率为==12.5 W,又电阻R1与R2消耗的电功率恰好相等,故A正确;由u=20 sin 50πt(V),知ω=50π rad/s,故周期T==0.04 s,变压器不改变交流电的周期,故B错误;R1的功率==12.5 W,通过R1的电流==2.5 A,则电流表的示数为2.5 A,故C错误;副线圈两端电压U2=R1=5 V,原线圈两端电压U1=U=20 V,则原、副线圈匝数之比n1∶n2=U1∶U2=4∶1,故D正确。