适用于新高考新教材广西专版2024届高考物理二轮总复习专题分层突破练10恒定电流和交变电流

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1.若已知一台设计功率为1×107 W的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,则该发电机可供电的户数约为( )
A.5 000B.1万
C.2万D.4万
2.(2023北京门头沟一模)在电喷汽车的进气管道中,广泛地使用着一种叫“电热丝式”空气流量传感器的部件,其核心部分是一种用特殊合金材料制作的电热丝。如图所示,当进气管道中的冷空气流速越大时,电阻R两端的电压U0就变得越高;反之,电压U0就越低。这样,管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号,便于汽车内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝放在实验室中测量,得到的伏安特性曲线可能是( )
3.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.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.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.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.nkB.
C.n2kD.
7.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)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)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.=R1B.=R2
C.R2D.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.(2023广西柳州三模)如图所示的电路中,电动机的内阻为2 Ω,灯泡上标有“2 V 1 W”,定值电阻R的阻值为4 Ω。当变压器原线圈接入220 V的交变电流时,电动机和灯泡均正常工作,且电动机的输出功率为18 W。则( )
A.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1
B.电动机的额定电压为22 V
C.原线圈的电流为0.1 A
D.若灯泡损坏导致电路断路,则电动机会被烧坏
12.(2023浙江强基联盟调研卷)图像是解决物理问题的好方法,下列关于图像的分析正确的是( )
A.图甲中A、B两物体v-t图的交点表示两物体在t1时刻相遇
B.图乙为某硅光电池的路端电压与电流的关系图,则电池在P点状态下的内阻为直线MP的斜率的大小
C.图丙为某白炽灯电压与电流的关系曲线,则图中Q点切线的斜率表示该灯泡在电压为2.0 V时的电阻
D.图丁的阴影部分的面积反映了该变力作用下物体从x1到x2的过程中力的功率
13.(2023辽宁葫芦岛一模)如图所示,理想变压器原线圈所在电路的输入端接有电压有效值为220 V的正弦交变电流,匝数为30的副线圈2与规格为“12 V 36 W”的灯泡L1连接,副线圈3与规格为“18 V 54 W”的灯泡L2连接,原线圈与额定电压为40 V的灯泡L连接。若电路接通时,三个灯泡均正常发光,则下列说法正确的是( )
A.原线圈1两端的电压为220 V
B.原线圈1的匝数为500
C.副线圈3的匝数为50
D.通过灯泡L的电流有效值为0.5 A
答案：
1.C 解析根据能量守恒定律有ηPt=nW,代入数据可得55%×1×107×365×24×60×60J=12×200×3.6×106nJ,解得n=2×104,选项C正确。
2.C 解析电热丝是热敏电阻,温度越低,电阻越小,反之温度越高,电阻越大,根据欧姆定律,U-I图线任意一点与原点连线的斜率等于电阻,电压和电流增大时,电阻的温度升高,电阻增大,图线上的点与原点连线斜率越大,故C正确,A、B、D错误。
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=1.57×10-2s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=3.14×10-2s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=1.0×10-2Wb,T=3.14×10-2s,ω==200rad/s,感应电动势的最大值为Emax=nωΦmax=20V,外电路电阻R==9Ω,电路中电流最大值为Imax==2A,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200s到达100m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=12.5A,故B正确;无人机上升过程中克服重力做的功为W=mgh=20×10×100J=20000J,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=100W,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.C 解析小灯泡的额定电流IL=A=0.5A,又根据电路可知,小灯泡与定值电阻R并联,可知流过定值电阻的电流IR=A=0.5A,因此副线圈电流I2=IL+IR=0.5A+0.5A=1A。定值电阻的功率为PR=W=1W,电动机的内阻发热的功率为P热=r=12×2W=2W,电动机的输入功率为PM=P出+P热=18W+2W=20W,因此理想变压器原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即P1=P2=20W+1W+1W=22W,可知原线圈的输入电流I1=A=0.1A,根据=10∶1,故C正确,A错误。根据,代入数据可得U2=22V,电动机的额定电压UM=U2-U=22V-2V=20V,故B错误。当灯泡断路时,电动机与定值电阻串联,导致副线圈总电阻变大,副线圈电压不变,因此副线圈电流减小,电动机将不能正常工作,因此不会烧坏,故D错误。
12.B 解析图甲为速度—时间图像,图像中A、B两物体v-t图的交点表示两物体在t1时刻速度相同,但不一定相遇,故A错误。图乙为某硅光电池的路端电压U与电流I的关系图,根据E=U+Ir可知,则电池在P点状态下的内阻为r=,即为直线MP的斜率的大小,故B正确。图丙为某白炽灯电压U与电流I的关系曲线,由图可知,图中所表示为非线性元件,根据R=可知图中Q点与坐标原点连线的斜率才表示该灯泡在电压为2.0V时的电阻,故C错误。图丁为F-x图像,根据W=Fx可知,图丁的阴影部分的面积反映了该变力作用下物体从x1到x2的过程中力所做的功,故D错误。
13.D 解析三个灯泡均正常发光,可知原线圈1两端的电压为U1=220V-40V=180V,故A错误。设原线圈1的匝数为n1,根据理想变压器电压比等于匝数比可得,代入数据解得n1=n2=×30=450,故B错误。设副线圈3的匝数为n3,根据理想变压器电压比等于匝数比可得,解得n3=n1=×450=45,故C错误。设通过灯泡L的电流有效值为I1,理想变压器输入功率等于输出功率,有U1I1=P2+P3,解得I1=A=0.5A,故D正确。