2020届高中物理二轮专题复习试题：12 直流电路与交流电路(含答案)

课时跟踪训练(十二)一、单项选择题1．(2018·福州一中检测)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝25πT.单匝矩形线圈面积S ＝1 m 2.电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO ′匀速转动．线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接，为交流电流表．调整副线圈的滑动触头P ，当变压器原、副线圈匝数比为2∶1时，副线圈电路中标有“6 V 6 W ”的灯泡正常发光．以下判断正确的是 ( )A ．电流表的示数为1 AB ．矩形线圈产生电动势的最大值为18 VC ．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间变化的规律为e ＝122sin 60πt (V)D ．若矩形线圈转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P 适当下移C [灯泡正常发光，故变压器的输出电流为：I 2＝6 W 6 V ＝1 A ；根据公式：I 1I 2＝n 2n 1，解得I 1＝0.5 A ，故A 错误；灯泡正常发光，故变压器的输出电压为6 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2，解得：U 1＝12 V ，故矩形线圈产生电动势的有效值为12 V ，最大值为122V ≈17 V ，故B 错误；根据公式E m ＝NBSω，解得：ω＝E m NBS ＝1221×25π×1rad/s ＝60 π rad/s ，故 从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间的变化规律e ＝E m sin ωt ＝122sin 60πt (V)，故C 正确；若矩形线圈转速增大，根据公式E m ＝NBSω，感应电动势的最大值增加，故有效值也增加；为使灯泡仍能正常发光，应该减小变压比，故应将P 适当上移，故D 错误．]2．图甲电路中，D 为二极管，其伏安特性曲线如图乙所示．在图甲电路中，闭合开关S，滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中()A．二极管D消耗的功率变大B．二极管D的电阻变大C．通过二极管D的电流减小D．电源的功率减小A[滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路电流增大，由图乙可知，二极管的电阻减小，电流、电压增大，消耗的功率也增大，故A正确，B、C错误；电源的功率为：P＝EI，因为电流增大，所以电源的功率增大，故D错误．所以A正确，B、C、D错误．]3. (2018·山西五校三联)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、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端的电压为u ＝2202sin 100πt(V)，将T1、T2均视为理想变压器．下列说法正确的是()A．降压变压器的输入功率为4 400 WB．升压变压器中电流的频率为100 HzC．输电线消耗的功率为500 WD．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小A[由题可知，用电器两端电压有效值为220 V，交流电频率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，由电功率公式可知，降压变压器输出功率P＝U2R0＝4 400 W，理想变压器输入功率与输出功率相等，故A项正确；理想变压器不改变交变电流的频率，B项错；由变压规律U1U2＝n1n2可知，降压变压器输入电压为880 V，由P＝UI可知，降压变压器输入电流为I ＝5 A ，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗的功率P ＝I 2R ＝250 W ，C 项错；当用电器的电阻减小时，输出功率增大，故降压变压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由P ＝I 2R 可知，输电线消耗的功率增大，D 项错．]4．(2018·湖北省荆州中学高三全真模拟一)在如图所示的电路中，由于某个电阻发生故障，使电流表A 的读数变大，电压表V 的读数变大，灯泡L 的亮度变暗，关于故障判断的下列说法正确的是( )A ．可能是R 3短路B ．可能是R 2断路C ．可能是R 2短路D ．可能是R 4短路D [由电路元件各物理量动态变化的规律“串反并同”可知，只有当R 4短路时(可认为电阻减小)，外电路电阻减小，总电流增大，电流表A 的读数变大，R 4的电流增大，电压表V 的读数变大，灯泡L 的亮度变暗．故正确答案为D.故选D.]5. 如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n 1∶n 2∶n 3为( )A ．1∶1∶1B ．3∶2∶1C ．6∶2∶1D ．2∶2∶1B [灯泡正常发光，可得U A ＝U B ＝UC ＝UD ，所以U 2＝2U 3，由理想变压器的电压关系得n 2n 3＝U 2U 3＝21，可得n 2＝2n 3.灯泡都正常发光，则功率相等，即P A ＝P B ＝P C ＝P D .由P ＝I 2R 得 I A ＝I B ＝I C ＝I D ，即I 1＝I 2＝I 3.由理想变压器的功率关系得U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3，即n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3，可得n 1＝n 2＋n 3＝2n 3＋n 3＝3n 3.所以n 1∶n 2∶n 3＝3∶2∶1.]．6．(2018·湖北省武汉市高三下学期五月理综训练)如图是某温度检测和光电控制加热装置的原理图．R为热敏电阻(温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度．R G为光敏电阻(光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡L的光照．其他电阻均为定值电阻．当R处温度升高后，下列说法正确的是()A．灯泡L将变暗B．R G的电压将增大C．R的功率将增大D．R的电压变化量与R2的电流变化量的比值不变D[A项：当R处温度升高时，R T阻值变小，左边回路中电流增大，小灯泡L的功率增大，灯泡L将变亮，故A错误；B、C项：L的光照强度增大，则R G阻值变小，右侧电路的总电阻变小，总电流变大，E2的内电压增大，则其路端电压变小．总电流增大，则R2两端电压增大，所以右侧电路并联部分电压减小，R的电压减小，则R的功率将减小．R的电流减小，而总电流增大，则通过R3的电流增大，R3的电压将增大，所以R G的电压将减小，故B、C错误；D项：R的电压变化量与R2的电流变化量的比值ΔUΔI＝RR3R＋R3，保持不变，故D正确．]7．(2018·河北正定中学高三模拟)如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝L1，bc＝ad＝L2，匝数为n，线圈的总电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度为ω，线圈两端通过电刷E、F与阻值为R的定值电阻连接．从线圈经过中性面开始计时，则()A ．线圈中感应电动势的最大值为BωL 1L 2B ．线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为e ＝nBωL 1L 2 cos ωtC ．经过14周期时间通过电阻R 的电荷量为BL 1L 2R ＋rD ．此发电机在上述工作状态下的输出功率为n 2B 2ω2L 21L 22R 2(R ＋r )2D [线圈产生的感应电动势的最大值E m ＝nBωL 1L 2，选项A 错误；感应电动势随时间变化的表达式e ＝E m sin ωt ＝nBωL 1L 2sin ωt ，选项B 错误；根据法拉第电磁感应定律有E ＝n ΔΦΔt ，由闭合电路欧姆定律有I ＝E R ＋r，又ΔΦ＝BL 1L 2，q ＝I Δt ，联立解得q ＝n BL 1L 2R ＋r ，选项C 错误；线圈中感应电动势的有效值E ＝E m 2＝nBωL 1L 22，电流的有效值I ＝nBωL 1L 22(R ＋r )，交流发电机的输出功率即电阻R 的热功率P ＝I 2R ＝n 2B 2ω2L 21L 22R 2(R ＋r )2，选项D 正确．] 二、多项选择题8．(2018·山东省淄博市高三三模)一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U ，额定电流为I ，线圈电阻为R ，将它接在电动势为E ，内阻为r 的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则( )A ．电动机消耗的总功率为UIB ．电源的效率为1－Ir EC ．电源的输出功率为EID ．电动机消耗的热功率为U 2RAB [电动机消耗的总功率应该用P ＝IU 来计算，所以总功率为IU ，所以A 正确；电动机消耗的热功率应该用P ＝I 2R 来计算，所以热功率P ＝I 2R ，所以D错误．电源的输出功率等于电动机的输入功率，得P出＝UI.故C错误．电源的总功率为IE，内部发热的功率为I2r，所以电源的效率为IE－I2rIE＝1－IrE，所以B正确．故选AB.]9．(2018·河南省郑州市高中毕业年级第二次质量预测)如图所示的电路中电表均为理想电表，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动至某一位置，与移动前相比，下列说法正确的是()A．电流表读数变小，电压表读数变大B．小灯泡L变亮C．电源的输出功率一定变大D．电容器C所带的电荷量减少BD[由图可知，电容并联在滑动变阻器两端；当滑片右移时，滑动变阻器接入电阻减小；则总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，故电流表示数增大，灯泡亮度变亮，因内压增大，故电压表示数减小，故A错误，B 正确；由P＝EI可知，电源的总功率变大；当外阻和内阻相等时输出功率最大，因为不知道外阻和内阻的关系，所以不能判断电源输出功率的变化，故C错误；因电容器并联在滑动变阻器两端；总电流变大，灯泡及内阻分压增大，则滑动变阻器分压减小，故电容器C两端的电压减小，所以C上的电量减小，故D正确．所以BD正确，AC错误．]10．(2018·山东省淄博一中高三三模)电源的两个重要参数分别是电动势E 和内电阻r.对一个电路有两种特殊情况：当外电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值．现有一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源，这两种连接方式构成的等效电源分别如图甲和乙中虚线框所示．设新的等效电源的电动势为E′，内电阻为r′.试根据以上信息，判断下列说法中正确的是()A．甲图中的E′＝rR＋rE，r′＝R＋rB．甲图中的E′＝E，r′＝R＋rC．乙图中的E′＝E，r′＝RrR＋rD．乙图中的E′＝RR＋rE，r′＝RrR＋rBD[电源的电动势等于外电路断路时的路端电压，则对甲图可知E′＝E，r′＝r＋R，选项A错误B正确；图乙中，E′＝ERR＋r；r′＝RrR＋r，故选项C错误，D正确；故选BD.]11．(2018·河北冀州5月模拟)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载．如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是()A．该交流电源电动势的瞬时值表达式为e＝E m sin(100 πt)B．变压器原、副线圈匝数的比值为r RC．电流表的读数为E m 22RrD．负载上消耗的热功率为E2m 4rBC[由e-t图象可知交流电的周期T＝4×10－2s，则ω＝2πT＝50 π rad/s，所以e＝E m sin(50πt)，则A项错误．对于理想变压器，在电源输出最大功率时，电流I1＝E m22r，此时，变压器输入功率恰好等于电源内阻消耗的功率，又输出功率等于输入功率，则I21r＝I22R，得出I1I2＝Rr，又I1I2＝n2n1，得出n1n2＝rR，I2＝E m22Rr，则B、C项正确．负载上消耗的热功率为P＝I22R＝E2m8r，则D项错误．]12．如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R＝6 Ω的定值电阻、滑动变阻器R P、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值R P的关系如图乙所示．下列说法正确的是()A．电源的电动势E＝4105V，内阻r＝4 ΩB．图乙中R x＝25 ΩC．定值电阻R消耗的最大功率为0.96 WD．调整滑动变阻器R P的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1 WBC[当R P＝R＋r＝10 Ω时，滑动变阻器消耗功率最大，R＝6 Ω.可得内阻r＝4 Ω，最大功率P＝E24(R＋r)＝0.4 W，解得E＝4 V，A错误；滑动变阻器的阻值为4 Ω时消耗的功率与其阻值为R x时消耗的功率相等，有4R x＝(R＋r)2，解得R x＝25 Ω，B正确；当回路中电流最大时，定值电阻R消耗的功率最大，故最大功率为(ER＋r)2R＝0.96 W，C正确；当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻R的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器R p的阻值为0时，电源输出功率最大，最大功率为(ER＋r)2R＝0.96 W，D错误．] 13．如图所示为某兴趣小组设计的一种发电装置，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π，磁场均沿半径方向；矩形线圈abcd(d点未在图中标出)的匝数为N，其边长ab＝cd＝l，bc＝ad＝2l；线圈的总电阻为r，外接电阻为R；线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc边和ad边同时进、出磁场．在磁场中，bc边和cd边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直．则()A．bc边和ad边在磁场中运动时，线圈的感应电动势的大小为NBl2ωB．bc边和ad边在磁场中运动时，bc边所受安培力的大小为4N2B2l3ωR＋rC．通过R的电流有效值为2NBl2ωR＋rD．通过R的电流有效值为4NBl2ω3(R＋r).BD[bc、ad边的运动速度v＝l2ω，电动势E m＝2·NB·2l·v＝2NBl2ω，A错误；根据欧姆定律得，电流I m＝E mR＋r，bc边所受安培力为F＝N·B·I m·2l＝4N2B2l3ωR＋r，故B项正确；因为两磁场的圆心角为49π，故一个周期内，通电时间t＝49T，由有效值定义知：I2m(R＋r)49T＝I2(R＋r)T，解得I＝4NBl2ω3(R＋r)故选项D正确．]。