2013高考物理二轮复习 专题限时集训(九)专题九 恒定电流和交变电流配套作业(解析版,新课标)

专题限时集训(九) [专题九 恒定电流和交变电流]
(时间：45分钟)
1．2012夏季，我国北方部分地区平均最高气温达39℃.为了解暑，人们用风扇降温．如图9—1所示为降温所用的一个小型电风扇电路简图，其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n ，原线圈接电压为U 的交流电源，输出端接有一只电阻为R 的灯泡L 和风扇电动机D ，电动机线圈电阻为r.接通电源后，电风扇正常运转，测出通过风扇电动机的电流为I ，下列说法错误的是( )
图9—1
A ．风扇电动机D 两端的电压为Ir
B ．理想变压器的输入功率为UI n ＋U 2
n 2R
C ．风度电动机
D 输出的机械功率为UI n
－I 2r D ．若电风扇由于机械故障被卡住，则通过原线圈的电流为URr n 2（R ＋r ）
2．某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串联，通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图9—2所示，M 为两个元件的伏安特性曲线的交点．则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中不正确的是( )
图9－2
A ．图中图线a 是小灯泡的伏安特性曲线，图线b 是热敏电阻的伏安特性曲线
B ．图中图线b 是小灯泡的伏安特性曲线，图线a 是热敏电阻的伏安特性曲线
C ．图线中的M 点，表示该状态小灯泡的电阻与热敏电阻的阻值相等
D ．图线中M 点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等
3．A 、B 两块正对的金属板竖直放置，在金属板A 的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球．两块金属板接在如图9—3所示的电路中，R 1为光敏电阻，R 2为滑动变阻器，R 3为定值电阻，当R 2的滑动触头P 在中间时闭合开关S ，此时电流表和电压表的示数分别为I 和U ，带电小球静止时绝缘细线与金属板A 的夹角为θ.已知电源电动势E 和内阻r 一定，光敏电阻随光照的增强电阻变小，以下说法正确的是( )
图9－3
A．保持光照强度不变，将滑动触头P向b端滑动，则R3消耗的功率变大
B．保持滑动触头P不动，让R1周围光线变暗，则小球重新平衡后θ变小
C．将滑动触头P向a端滑动，用更强的光照射R1，则电压表示数变小
D．保持滑动触头P不动，用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值变小
4．图9—4甲、乙中，电源电动势均为E＝12 V，内阻均为r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R′0＝1 Ω.当调节滑动变阻器使R1＝2 Ω时，图甲电路输出功率最大．调节R2使图乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定功率为6 W)，则此时R2的阻值和电动机的内阻消耗的功率P为( )
甲乙
图9－4
A．R2＝2 Ω，P＝4 W B．R2＝1.5 Ω，P＝6 W
C．R2＝2 Ω，P＝6 W D．R2＝1.5 Ω，P＝4 W
5．某同学将一直流电源的总功率P E、输出功率P R和电源内部的发热功率P r随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图9—5中的a、b、c所示．下列判断错误的是( )
图9－5
A．直线a表示电源的总功率
B．曲线c表示电源的输出功率
C．电源的电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω
D．电源的最大输出功率P m＝9 W
6．如图9—6所示，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )
图9－6
A．电压表的示数增大
B．R2中电流增大
C．小灯泡的功率减小
D．电路的路端电压升高
7．如图9—7所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内( )
图9－7
A．电流表A1的示数比A2的小
B．电流表A2的示数比A3的小
C．电流表A1和A2的示数相同
D．电流表的示数都不为零
8．有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R，如图9—8所示．T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有( )
图9－8
A．U2变小，U3变小B．U2变小，U4变大
C．P1变小，P2变小 D．P2变大，P3变大
9．在某交变电流电路中，有一个正在工作的理想变压器，如图9—9所示．它的原线圈匝数n1＝600匝，副线圈匝数n2＝120匝，交流电源的电动势e＝311sin100πt V(不考虑其内阻)，电压表和电流表
对电路的影响可忽略不计，原线圈串联一个额定电流为0.2 A的保险丝，为保证保险丝不被烧断，则( )
图9－9
A．负载功率不能超过62 W
B．副线圈电流最大值不能超过1 A
C．副线圈电路中的电阻r不能小于44 Ω
D．副线圈电路中电压表的读数为62 V
10．如图9—10所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202sin100πt V．氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中不正确的是( )
图9－10
A ．开关接通后，氖泡的发光频率为100 Hz
B ．开关接通后，电压表的示数为100 V
C ．开关断开后，电压表的示数变大
D ．开关断开后，变压器的输出功率变小
11．电子灭虫器由两种主要部件组成：诱虫的黑光灯和杀虫的电网．黑光灯发出的紫外线能够引诱害虫飞近黑光灯，然后再利用黑光灯周围的交流高压电网将其“击毙”．如图9—11所示是电网的工作电路示意图，理想变压器将有效值为220 V 的交变电压变压，输送到电网，电网相邻两平行板电极间距为0.5 cm ，空气在常温下被击穿的临界电场强度为6220 V/cm.为防止两极间空气击穿而造成短路，理想变压器的原、副线圈的匝数应满足一定条件，则下列说法正确的是( )
图9－11
A ．此变压器为降压变压器，原、副线圈的匝数比n 1n 2
>10 B ．此变压器为升压变压器，副、原线圈的匝数比n 2n 1
<10 C ．此变压器为降压变压器，原、副线圈的匝数比n 1n 2
<10 D ．此变压器为升压变压器，副、原线圈的匝数比n 2n 1
>10
专题限时集训(九)
1．A [解析] 由变压器的原理可知，风扇电动机D 两端的电压为U n
，由于电风扇中含有线圈，故不能利用欧姆定律求电压，选项A 错误；由变压器功率特点可知，理想变压器的输
入功率等于灯泡L 和风扇电动机D 消耗的功率之和，灯泡L 消耗的功率为（U n ）2R ＝U 2n 2R
，风扇电动机消耗的功率为UI n ，选项B 正确；风扇电动机D 输出的机械功率为UI n
－I 2r ，选项C 正确；因为副线圈两端的电压为U n
，若电风扇由于机械故障被卡住，则副线圈回路可视为纯电阻电路，该回路的等效电阻为R ＋r Rr ，所以副线圈中的电流为URr n （R ＋r ）
，通过原线圈的电流为
URr n 2
（R ＋r ），选项D 正确． 2．A [解析] 小灯泡的灯丝是一个纯电阻，其灯丝温度会随着通电电流而增大，阻值也随着增大，所以图中b 是小灯泡的伏安特性曲线；同理可知，热敏电阻的温度随着通电电流增大，其阻值会逐渐减小，图线a 是热敏电阻的伏安特性曲线，选项A 错误，选项B 正确；两个图线的交点M ，表示此状态下两个元件不仅电流相同，电压也相同，所以此时两者阻值相同，功率也相同，选项CD 正确．
3．C [解析] 根据电路图可知，电阻R 3、R 2的aP 部分和R 1串联后组成电源的外电路，电压表测量路端电压，电流表测量干路电流，而平行板电容器两极板间的电压等于R 1两端电压，考虑到是直流电源，所以当电路稳定时，电容器可以看作是断开的．保持光照强度不变，将滑动触头P 向b 端滑动，R 2接入电路的电阻变大，外电路总内阻变大，干路电流变小，R 3消耗的功率变小，选项A 错误；保持滑动触头P 不动，当R 1周围光线变暗时，R 1的阻值增大，R 1两端电压也增大，A 、B 两板间电压增大，因为两板间距不变，所以板间场强增大，小球受到水平向右的电场力增大，重新平衡后θ变大，选项B 错误；将滑动触头P 向a 端滑动，R 2接入电路的电阻变小，用更强的光照射R 1，R 1的电阻也变小，则干路电流变大，路端电压变小，选项C 正确；U 的变化量的绝对值与I 的变化量的绝对值的比值等于电源的内阻r ，是定值，选项D 错误．
4．D [解析] 两图中电源相同，它们的最大输出功率相同，根据图甲可知，当电流I ＝2
A 时，电源的输出功率最大，最大值为P 出＝IE －I 2r ＝12 W ，图乙中电动机消耗的功率为6 W(包
括输出的机械功率和内阻消耗的热功率)，R 2消耗的功率为6 W ，即I 2R 2＝6 W ，可得R 2＝1.5 Ω，
电动机的内阻消耗的功率P ＝I 2R ′0＝4 W ，选项D 正确．
5．D [解析] 电源的总功率为P E ＝EI ，电源的输出功率为P R ＝EI －I 2r ，电源内部的发热
功率P r ＝I 2r ，所以直线a 表示电源的总功率，选项A 正确；曲线b 表示电源内部的发热功率，
曲线c 表示电源的输出功率，选项B 正确；直线a 的斜率表示电动势E ，解得E ＝3 V ，由曲线b 上某点坐标可得电源内阻为1 Ω，选项C 正确；当外电路电阻等于电源内阻时，电源输
出功率最大，P m ＝E 24r
＝2.25 W ，对应曲线c 的最高点，选项D 错误． 6．A [解析] 照射光强度增大时，光敏电阻R 3的电阻值减小，外电路电阻减小，由闭合电路欧姆定律得，电路中总电流I 增大，所以定值电阻R 1的两端电压U 1增大，电路的路端电压U ＝E －Ir 减小，选项A 正确，选项D 错误；由以上分析知，并联电路部分的电压U 2＝U －U 1减小，所以通过定值电阻R 2的电流减小，由于电路总电流增大，故通过小灯泡的电流增大，小灯泡功率随之增大，选项BC 错误．
7．C [解析] 理想变压器原、副线圈的磁场变化情况相同，由图乙知原线圈的磁场均匀
变化，据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt
·S 知副线圈中产生恒定电流，线圈对直流电无阻碍作用，直流电不能通过电容器，所以电流表A 1、A 2的示数相同，A 3的示数为零，C 选项符合题意．
8．D [解析] 由于U 1和T 1的线圈的匝数不变，根据U 1U 2＝n 1n 2
得U 2不变，选项B 错误；用户功率P 4增大时，用户电流I 4随之增大，T 2的原线圈功率P 3＝P 4也增大，通过输电线的电流I R 增大，输电线上的电压降U R ＝I R R 增大，所以T 2的初级电压U 3＝U 2－I R R 减小，选项A 错误；因
用户消耗的电功率P 4变大时，线路消耗的电功率P R ＝I 2R R 变大，由能量守恒定律得P 1＝P 2＝P 4
＋P R 变大，选项C 错误，选项D 正确．
9．C [解析] 由U 1U 2＝n 1n 2解得U 2＝44 V ，选项D 错误；由I 1I 2＝n 2n 1
解得I 2≤1 A ，所以负载功率P 2＝U 2I 2≤44 W ，选项A 错误；副线圈中的电流最大值为I m ＝ 2 A ，选项B 错误；由R ＝U 2
2P 2
得R≥44 Ω，选项C 正确．
10．C [解析] 在解题时要注意变压器的三个决定关系，副线圈电压由线圈决定，则不论负载如何变化，电压表的读数不变，始终为有效值100 V ，B 正确，C 错误；每个交流电周期内氖管发光两次，每秒发光100次，则氖管发光频率为100 Hz ，A 正确；开关断开后，负载电阻增大、电流减小，则变压器的输出功率减小，D 正确．
11．B [解析] 电网相邻两电极间的最高电压为U 2＝Ed ＝6220×0.5 V ＝3 110 V ，理想
变压器输入电压的最大值为U 1m ＝220× 2 V ＝311 V ，根据变压器变压公式U 1U 2＝n 1n 2
，变压器的副、原线圈的匝数比n 2n 1
<10，为升压变压器，选项B 正确．。