2019版高中物理二轮专题复习课时跟踪训练：12 直流电路与交流电路 Word版含解析

课时跟踪训练(十二)
一、单项选择题 2 1．(2018·福州一中检测)如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B＝5πT.单匝矩形线圈面积 S＝1 m2.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 A B．矩形线圈产生电动势的最大值为 18 V C．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＝12 2sin 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 6W I1 n2 U1 n1 I1＝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U2＝n2，解得： U1＝12 V，故矩形线圈产生电动势的有效值为 12 V，最大值为 12 2V≈17 V，故 B 错误；根 12 2 Em 据公式 Em＝NBSω，解得：ω＝NBS＝ 1 × 2 5π × 1 rad/s＝60 π rad/s，故 从矩形线圈转到中 C　[灯泡正常发光，故变压器的输出电流为：I2＝ 6 V ＝1 A；根据公式：I2＝n1，解得
性面开始计时，矩形线圈电动势随时间的变化规律 e＝Emsin ωt＝12 2sin 60πt(V)，故 C 正确； 若矩形线圈转速增大，根据公式 Em＝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 Ω 的纯电阻用电器供电．已知输电线的总电阻 R＝10 100πt(V)，将 T1、T2
压器 T1 和降压变压器 T2 向 R0＝11
Ω，T2 的原、副线圈匝数比为 4∶1，用电器两端的电压为 u＝220 2sin 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 W B．升压变压器中电流的频率为 100 Hz C．输电线消耗的功率为 500 W D．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小 ω U2 由电功率公式可知，降压变压器输出功率 P＝ R0 ＝4 400 W，理想变压器输入功率与输出功率 U1 n1 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U2＝n2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＝I2R＝250 W，C 项错；当用电器的电阻减小时，输出功率 100π A　[由题可知，用电器两端电压有效值为 220 V，交流电频率 f＝2π＝ 2π Hz＝50 Hz，


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＝I2R 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 R3 短路 C．可能是 R2 短路
B．可能是 R2 断路 D．可能是 R4 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 R4 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，R4 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 n1∶n2∶n3 为( )
A．1∶1∶1 C．6∶2∶1
B．3∶2∶1 D．2∶2∶1
B　[灯泡正常发光，可得 UA＝UB＝UC＝UD，所以 U2＝2U3，由理想变压器的电压关系 n2 U2 2 得n3＝U3＝1，可得 n2＝2n3.灯泡都正常发光，则功率相等，即 PA＝PB＝PC＝PD.由 P＝I2R 得 IA＝IB＝IC＝ID，即 I1＝I2＝I3. 由理想变压器的功率关系得 U1I1＝U2I2＋U3I3，即 n1I1＝n2I2＋n3I3，可得 n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3.所以 n1∶n2∶n3＝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．RG 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．RG 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，RT 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 RG 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 RG 的电压将减小，故 ΔU RR3 B、C 错误；D 项：R 的电压变化量与 R2 的电流变化量的比值 ΔI ＝R＋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 BωL1L2 B．线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为 e＝nBωL1L2 cos ωt


1
BL1L2 n2B2ω2L2 1L2R
C．经过4周期时间通过电阻 R 的电荷量为 R＋r 2R＋r2
D．此发电机在上述工作状态下的输出功率为
D　[线圈产生的感应电动势的最大值 Em＝nBωL1L2，选项 A 错误；感应电动势随时间变 化的表达式 e＝Emsin ΔΦ ωt＝nBωL1L2sin E Em nBωL1L2 2 ωt，选项 B 错误；根据法拉第电磁感应定律有 BL1L2 nBωL1L2
E＝n Δt ，由闭合电路欧姆定律有 I＝R＋r，又 ΔΦ＝BL1L2，q＝IΔt，联立解得 q＝n R＋r ， 选项 C 错误；线圈中感应电动势的有效值 E＝ 2 ＝ ，电流的有效值 I＝ 2R＋r ，
n2B2ω2L2 1L2R 交流发电机的输出功率即电阻 R 的热功率 P＝I2R＝ 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 UI Ir B．电源的效率为 1－ E C．电源的输出功率为 EI U2 D．电动机消耗的热功率为 R AB　[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＝I2R 来计算，所以热功率 P＝I2R，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 IE－I2r I2r，所以电源的效率为 IE Ir ＝1－ E ，所以 B 正确．故选 AB.] 2R＋r2 ，选项 D 正确．]
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( )
r A．甲图中的 E′＝R＋rE，r′＝R＋r B．甲图中的 E′＝E，r′＝R＋r Rr C．乙图中的 E′＝E，r′＝R＋r


R
Rr
D．乙图中的 E′＝R＋rE，r′＝R＋r BD　[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， ER Rr 选项 A 错误 B 正确；图乙中，E′＝R＋r；r′＝R＋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＝Emsin(100 πt) r B．变压器原、副线圈匝数的比值为 R Em C．电流表的读数为2 2Rr Em 2 D．负载上消耗的热功率为 4r 2π BC　[由 e­t 图象可知交流电的周期 T＝4×10－2s，则 ω＝ T ＝50 π rad/s，所以 Em e＝Emsin(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＝2 2r，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 I1 R I1 n2 n1 r Em
1r＝I2R，得出I2＝ r ，又I2＝n1，得出n2＝ R，I2＝2 2Rr，则 B、C 项正确．负载上消耗 I2 Em 2 的热功率为 P＝I2R＝ 8r ，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
RP、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 RP 的关 系如图乙所示．下列说法正确的是( )


4 10 A．电源的电动势 E＝ 5 B．图乙中 Rx＝25 Ω C．定值电阻 R 消耗的最大功率为 0.96 W D．调整滑动变阻器 RP 的阻值可以得到该电源的最大输出功率为 1 W BC　[当 RP＝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 E2 大功率 P＝4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 Rx 时消耗的功率相等，有 4Rx＝(R＋r)2，解得 Rx＝25 Ω，B 正确；当回路中电流 E 最大时，定值电阻 R 消耗的功率最大，故最大功率为(R＋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 E 动变阻器 Rp 的阻值为 0 时，电源输出功率最大，最大功率为(R＋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 4 场区域的圆心角 α 均为 9π，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( ) V，内阻 r＝4 Ω
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 NBl2ω 4N2B2l3ω B．bc 边和 ad 边在磁场中运动时，bc 边所受安培力的大小为 R＋r


2NBl2ω C．通过 R 的电流有效值为 R＋r 4NBl2ω D．通过 R 的电流有效值为 3R＋r . l BD　[bc、ad 边的运动速度 v＝2ω，电动势 Em＝2·NB·2l·v＝2NBl2ω，A 错误；根据欧姆定 Em 律得，电流 Im＝R＋r，bc 边所受安培力为 F＝N·B·Im·2l＝ 4 4 4 N2 B 2 l3 ω R＋r ，故 B 项正确；因为两磁场 4
2 (R＋r)9T＝I2(R＋r)T， 的圆心角为 9π，故一个周期内，通电时间 t＝9T，由有效值定义知：Im 4NBl2ω 解得 I＝ 3R＋r 故选项 D 正确．]



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