【備戰(zhàn)2013】高考物理 考前30天沖刺押題系列 2.9 交直流電路

【備戰(zhàn)2012】高考物理 考前30天沖刺押題系列 2.9 交直流電路【高考地位】直流和交流電路專題包括恒定電流和交變電流兩部分，恒定電流部分的主要知識點有部分電路歐姆定律、電阻定律、電阻串聯(lián)和并聯(lián)、電源的電動勢和內(nèi)阻、閉合電路的歐姆定律、電功與焦耳定律，復(fù)習(xí)重點應(yīng)集中在動態(tài)電路、電路故障的檢測、含容電路和含(理想或非理想)電表電路問題以及直流電路中能量轉(zhuǎn)化等問題的分析上交變電流部分主要知識點有交變電流的產(chǎn)生、交變電流的圖象、交變電流的表述(瞬時值、有效值和峰值)、理想變壓器及遠(yuǎn)距離輸電等 因高考實驗部分必考電路實驗，所以直流電路通常以選擇題的形式考查或不考，交流電路的問題通常都是通過選擇題形式考查電磁感應(yīng)專題包括電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、自感、渦流等知識點楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用是電磁感應(yīng)問題的重點，易涉及牛頓運動定律、路端電壓、電功和電熱等力電綜合問題從近幾年的課標(biāo)高考試題看，電磁感應(yīng)和電路是高考的一個熱點問題，一般以選擇題或計算題的形式出現(xiàn)預(yù)測2013年高考涉及電磁感應(yīng)與電路的考題主要表現(xiàn)為以下幾種形式：1有關(guān)電路能量或直流電路的動態(tài)分析的選擇題，要特別關(guān)注日常電器和新型導(dǎo)體材料(如熱敏電阻和光敏電阻等)；2結(jié)合生產(chǎn)與生活及近代科技的新情景，考查交變電流的產(chǎn)生原理、變壓器原理與含理想變壓器的交變電路動態(tài)分析問題、遠(yuǎn)距離輸電問題，考查形式為選擇題；3結(jié)合電磁感應(yīng)的圖象綜合考查楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用的選擇題；4以“導(dǎo)軌導(dǎo)體棒”模型為載體，聯(lián)系法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、安培力、直流電路知識、磁場知識等多個考點的電磁感應(yīng)綜合題，也可結(jié)合運動圖象或電學(xué)圖象進(jìn)行考查命題形式為計算題【解題策略】一 直流電路中的“動態(tài)變化”分析【例1】 (2012·上海單科，17)直流電路如圖92所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的()圖92A總功率一定減小B效率一定增大C內(nèi)部損耗功率一定減小D輸出功率一定先增大后減小【變式】如圖93所示，開關(guān)S接通后，將滑動變阻器的滑片P向a端移動時，各電表的示數(shù)變化情況是()圖93AV1減小，V2減小，A1增大，A2增大BV1增大，V2增大，A1減小，A2減小CV1減小，V2增大，A1減小，A2增大DV1增大，V2減小，A1增大，A2減小,【得分技巧】1電路中不論是串聯(lián)部分還是并聯(lián)部分，只有一個電阻的阻值變大(變小)時，整個電路的總電阻也變大(變小)；2根據(jù)總電阻的變化，由閉合電路歐姆定律可判斷總電流、路端電壓的變化；3由總電流和路端電壓的變化判斷固定電阻部分的電壓變化；4由固定電阻部分的電壓變化，最后確定變化電阻的電壓、電流的變化二 交變電流的描述及“四值”的應(yīng)用【例2】 (2012·廣東理綜，19)某小型發(fā)電機產(chǎn)生的交變電動勢為e50 sin 100t(V)對此電動勢，下列表述正確的有()A最大值是50 V B頻率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s【變式】如圖94甲所示，一矩形線框在勻強磁場中繞軸OO勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電流輸出電壓的變化規(guī)律如圖94乙所示，對此下列說法正確的是()圖94A該交變電流的方向每秒改變200次B該交變電流的變化規(guī)律可表示為u5 sin(200 t)VC在0.01 s的時刻，穿過線框的磁通量為0D若某一氖泡的兩端電壓達(dá)到 V時便可發(fā)光，把圖示的交變電流接在該氖泡的兩端，氖泡便可一直發(fā)光,借題發(fā)揮【解題技巧】(1)解決交變電流的產(chǎn)生問題，要把線圈在勻強磁場中的位置與圖象上的時刻對應(yīng)好，理解幾個特殊位置的、E及電流方向的特點(2)區(qū)分交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值(3)(4)交變電流的表達(dá)式求有關(guān)的物理量【特別提醒】交變電流瞬時值表達(dá)式書寫的基本思路(1)確定正余弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象或由公式EmNBS求出相應(yīng)峰值(2)明確線圈的初始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式如：線圈從中性面開始計時，則it關(guān)系為正弦函數(shù)，函數(shù)表達(dá)式為iImsin t.線圈從垂直中性面開始計時，則it關(guān)系為余弦函數(shù)，函數(shù)表達(dá)式為iImcos t.三 有關(guān)變壓器問題的分析圖95【例3】 (2012·福建理綜，14)如圖95所示，理想變壓器原線圈輸入電壓uUmsin t，副線圈電路中R0為定值電阻，R是滑動變阻器.和是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U1和U2表示；和是理想交流電流表，示數(shù)分別用I1和I2表示下列說法正確的是()AI1和I2表示電流的瞬時值BU1和U2表示電壓的最大值C滑片P向下滑動過程中，U2不變、I1變大D滑片P向下滑動過程中，U2變小、I1變小【答案】C【解析】交流電表的示數(shù)為有效值，故A、B兩項均錯誤；P向下滑動過程中，R變小，由于交流電源、原副線圈匝數(shù)不變，U1、U2均不變，所以I2變大，由，得I1I2變大，故C項正確、D項錯誤【變式】據(jù)泰國世界日報報道，由于受洪水影響，2011年10月27日至31日泰國全國放“水災(zāi)特別假”泰國政府在受災(zāi)區(qū)建起臨時供電系統(tǒng)，它由發(fā)電機和副線圈匝數(shù)可調(diào)的變壓器組成，如圖96所示，電動機內(nèi)阻、輸電線的電阻和變壓器內(nèi)阻均可忽略不計滑動觸頭P置于a處時，用電器恰好正常工作下列情況正確的是()圖96A當(dāng)發(fā)電機輸出的電壓發(fā)生波動，使V1示數(shù)小于正常值時，應(yīng)使滑動觸頭P向下滑動B當(dāng)發(fā)電機、用電器正常工作時，觸頭位置不變，如果突然增加用電器，則A1的讀數(shù)變大，A2的讀數(shù)變大C當(dāng)用電器增加時，為保證正常工作，滑動觸頭P應(yīng)向上滑動D當(dāng)發(fā)電機、用電器正常工作時，觸頭位置不變，如果突然增加用電器，則V1、V2的讀數(shù)都不變,【解題技巧】1理想變壓器動態(tài)分析的兩種情況及注意事項(1)一類是負(fù)載電阻不變，原、副線圈的電壓U1、U2，電流I1、I2隨匝數(shù)比的變化而變化的情況；(2)另一類是匝數(shù)比不變，上述各量隨負(fù)載電阻的變化而變化的情況不論哪種情況，處理此類問題都要注意兩點：根據(jù)題意分清變量和不變量；要弄清“誰決定誰”的制約關(guān)系對電壓而言，有輸入才有輸出，故輸入決定輸出；對電流、電功(率)而言，有輸出才有輸入，故輸出決定輸入2動態(tài)分析問題的思路程序四遠(yuǎn)距離輸電【例4】 (2012·天津理綜，4)通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R.當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和分別為()A.， B.R， C.， D.R，【變式】 “風(fēng)雨同舟，堅強不曲”，舟曲特大泥石流發(fā)生后，全國人民伸出了援助之手某公司向災(zāi)區(qū)捐贈一批柴油發(fā)電機該柴油發(fā)電機說明書的部分內(nèi)容如表所示現(xiàn)在用一臺該型號的柴油發(fā)電機給災(zāi)民臨時安置區(qū)供電(如圖97所示)，發(fā)電機到安置區(qū)的距離是400 m，輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線該型導(dǎo)線單位長度的電阻為2.5×104 .安置區(qū)家用電器的總功率為44 kW，當(dāng)這些家 用電器都正常工作時下列說法正確的是().型號AED6500 S最大輸出功率60 kW輸出電壓范圍220 V300 V圖97A輸電線路中的電流為20 AB輸電線路損失的電功率為8 000 WC發(fā)電機實際輸出電壓是300 VD如果該柴油發(fā)電機發(fā)的電是正弦交流電，則輸出電壓最大值是260 V【解題技巧】1對高壓輸電問題，應(yīng)按“發(fā)電機升壓變壓器遠(yuǎn)距離輸電線降壓變壓器用電器”這樣的順序，或從“用電器”倒推到“發(fā)電機”一步一步進(jìn)行分析，故解決此類問題的關(guān)鍵是要畫出輸電線路圖2計算線路功率損耗時應(yīng)用P損IR線，其中I線可以由公式P輸出I線U輸出求出，而公式P損U線I線和P損則不常用，原因是在一般情況下，輸電線分擔(dān)的電壓不易求出，且易將輸電線分擔(dān)的電壓和輸電電壓混淆而出錯【方法技巧】技法1程序思維法程序思維法是按照事物發(fā)展的一般規(guī)律流程進(jìn)行正向思維的一種方法處理直流電路動態(tài)變化問題的基本思路是電路結(jié)構(gòu)的變化R的變化R總的變化I總的變化U端的變化固定支路變化支路圖98【例1】如圖98所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭P從最高端向下滑動時()A電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)變大B電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)變小C電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)先變小后變大D電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)先變大后變小技法2篩選排除法當(dāng)選擇題提供的幾個選項之間是相互矛盾的，可根據(jù)題設(shè)條件、備選選項的形式靈活運用物理知識，分析、推理逐步排除不合理選項，最終留下符合題干要求的選項此法是解答選擇題的基本技巧和方法，是使用頻率最高的方法圖99【例2】如圖99 所示，M、N是平行板電容器的兩個極板，R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部，閉合電鍵S，小球靜止時受到懸線的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2，關(guān)于F的大小判斷正確的是()A保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變大B保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變小C保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變大D保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變小技法3利用結(jié)論法：即“串反并同”法所謂“串反”，即某一電阻增大(減小)時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都減小(增大)；所謂“并同”，即某一電阻增大(減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓都增大(減小)【例3】 G為靈敏電流計(電路圖如圖910所示)，當(dāng)電鍵S閉合時，在電容器的平行板間恰好有一帶電微粒處于靜止?fàn)顟B(tài)則下列說法正確的是()圖910A將R2的滑片向下移動的過程中，微粒向上加速運動，G中有從上向下的電流B將R2的滑片向下移動的過程中，微粒向下加速運動，G中有從下向上的電流C將R2的滑片向下移動的過程中，微粒仍靜止不動，G中有從下向上的電流D將S斷開后，微粒仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，G中無電流通過【答案】 B【解析】當(dāng)R2的滑片向下移動時，由“串反并同”法知電容器兩端電壓減小，微粒受到的電場力減小，微粒向下加速運動中；極板電壓變小，說明電容器放電，G中電流方向從下向上，B正確；A、C錯誤；將S斷開后，電容器放電，G中有電流，電壓減小，電場力減小，微粒向下運動，D錯誤技法4極限思維法極限思維法是把某個物理量推向極端，即極大或極小的極限位置，并以此作出科學(xué)的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論當(dāng)題目要求定性地判斷某一具體的物理量的變化情況或變化趨勢時，可假設(shè)其他變量為極端的情況，從而就能較快地弄清該物理量的變化趨勢，達(dá)到研究的目的圖911【例4】 在圖911所示的電路中，電源的電動勢恒定，要想使燈泡L變暗，可以()A增大R1的阻值B減小R1的阻值C增大R2的阻值D減小R2的阻值【專家預(yù)測】1美國科學(xué)家Willard SBoyle與George ESmith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器下列器件可作為傳感器的有()A發(fā)光二極管 B熱敏電阻C霍爾元件 D干電池解析發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C對；干電池是電源，D錯答案BC2家用電器即使沒有使用，只要插頭插在電源上處于待機狀態(tài)，就會消耗電能根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，估算這些電器待機1天耗電約為().家用電器1臺臺式電腦1臺平板電視機1臺空調(diào)1臺洗衣機待機功率(瓦)4142A.0.3度 B0.6度 C0.9度 D1.2度解析1 kW·h103×3 600 J3.6×106 J，這些用電器一天耗電WPt(4142)×24×3 600 J9.5×105 J0.3 kW·h.故A正確，B、C、D錯誤答案A3如圖9-17所示的交流電路中，理想變壓器原線圈輸入電壓為U1，輸入功率為P1，輸出功率為P2，各交流電表均為理想電表當(dāng)滑動變阻器R的滑片P向下移動時()圖9-17A燈L變亮B各個電表讀數(shù)均變大C因為U1不變，所以P1不變DP1變大，且始終有P1P24.如圖9-18所示的電路，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R為可變電阻，其余為定值電阻則開關(guān)S閉合后，當(dāng)R變小時，以下說法正確的是()圖9-18AR1的功率變大BR2的功率變大CR3的功率變大DR4的功率變大5在勻強磁場中，一矩形金屬框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖9-19(甲)所示，產(chǎn)生的交變電動勢的圖象如圖9-19(乙)所示，則()圖9-19At0.005 s時線框的磁通量變化率為零Bt0.01 s時線框平面與中性面重合C線框產(chǎn)生的交變電動勢有效值為311 VD線框產(chǎn)生的交變電動勢頻率為100 Hz解析由圖象知，該交變電流電動勢峰值為311 V，交變電動勢頻率為f50 Hz，C、D錯；t0.005 s時，e311 V，磁通量變化最快，t0.01 s時，e0，磁通量最大，線圈處于中性面位置，A錯、B對答案B6如圖9-20所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強度大小B T的水平勻強磁場中，線框面積S0.5 m2，線框電阻不計線框繞垂直于磁場的軸OO以角速度200 rad/s勻速轉(zhuǎn)動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220 V60 W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過的最大電流為10 A，下列說法正確的是()圖9-20A圖示位置穿過線框的磁通量變化率不為零B線框中產(chǎn)生交變電壓的表達(dá)式為u500sin 200t VC變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為5011D允許變壓器輸出的最大功率為2 200 W7.現(xiàn)在，低碳環(huán)保問題已引起廣大人民群眾的普遍關(guān)注，深圳市民林先生歷時4年，于2010年1月20日自主研發(fā)出一種磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機，該機在沒有任何機械摩擦的情況下，依靠風(fēng)力推動電機轉(zhuǎn)動并切割磁感線發(fā)出交流電其發(fā)電原理可以簡化為，一個矩形線圈繞在其平面內(nèi)并且垂直于勻強磁場的軸做勻速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢圖象如圖9-21所示，并且接在原副線圈匝數(shù)比為的理想變壓器原線圈兩端，則()圖9-21A變壓器副線圈兩端的電壓為U2110 VB感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e22sin 10t(V)Ct0.005 s時穿過線圈平面的磁通量最大Dt0.005 s時線圈平面和磁場方向平行8如圖9-22甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按余弦規(guī)律變化下列說法正確的是()圖9-22A圖甲表示交流電，圖乙表示直流電B兩種電壓的有效值相等C圖甲所示電壓的瞬時表達(dá)式為u200sin(100t)VD圖甲所示電壓經(jīng)匝數(shù)比為501的變壓器變壓后，周期變?yōu)?.1 s解析本題考查交流電相關(guān)知識由圖象可以看出兩電流方向隨時間做周期性變化，故都為交流電，選項A錯誤；由U可知題圖甲交流電的有效值為U100 V，題圖乙中交流電大小不變?yōu)?00 V，故選項B正確；從圖中可以看出其相位差為，選項C錯誤；變壓器只改變電壓而不改變交流電的頻率，選項D錯誤答案B9一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為101，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖9-23甲所示，副線圈所接電路如圖9-23乙所示，P為滑動變阻器的觸頭下列說法正確的是()甲乙圖9-23A該交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式為u310sin(50t)VB副線圈輸出電壓的有效值為31 VCP向右移動時，副線圈兩端電壓的最大值將增大DP向右移動時，變壓器的輸出功率增加10為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 V，變電所需適時進(jìn)行調(diào)壓，圖9-24甲為調(diào)壓變壓器示意圖保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動接頭P上下移動時可改變輸出電壓某次檢測得到用戶電壓u2隨時間t變化的曲線如圖9-24乙所示以下正確的是()圖9-24Au2190sin(50t)VBu2190sin(100t)VC為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)下移D為使用戶電壓穩(wěn)定在220 V，應(yīng)將P適當(dāng)上移11如圖9-25所示是原、副線圈都有中間抽頭的理想變壓器，在原線圈上通過一個單刀雙擲開關(guān)S1與一只電流表A連接，在副線圈上通過另一個單刀雙擲開關(guān)S2與一個定值電阻R0相連接，通過S1、S2可以改變原、副線圈的匝數(shù)在原線圈上加一電壓為U1的交流電后：當(dāng)S1接a，S2接c時，電流表的示數(shù)為I1；當(dāng)S1接a，S2接d時，電流表的示數(shù)為I2；當(dāng)S1接b，S2接c時，電流表的示數(shù)為I3；當(dāng)S1接b，S2接d時，電流表的示數(shù)為I4，則()圖9-25AI1I2 BI1I4 CI2I3 DI2I412如圖9-26甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1n251，電阻R20 ，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)原線圈接正弦交變電源，輸入電壓U隨時間的變化關(guān)系如圖9-26乙所示現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光下列說法正確的是()圖9-26A輸入電壓U的表達(dá)式U20sin(50t)VB只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W18