2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十 直流與交流電路課時作業(yè) 新人教版.doc

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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十 直流與交流電路課時作業(yè) 新人教版 一、單項選擇題 1．如圖所示，電源電動勢為E＝12 V，內(nèi)阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流電動機內(nèi)阻R′0＝1 Ω，當調(diào)節(jié)滑動變阻器R1時可使甲電路輸出功率最大，調(diào)節(jié)R2時可使乙電路輸出功率最大，且此時電動機剛好正常工作(額定輸出功率為P0＝2 W)，則R1和R2的值為(　　) A．2 Ω， 2Ω B．2 Ω，1.5 Ω C．1.5 Ω，1.5 Ω D．1.5 Ω， 2 Ω 解析：對于題圖甲電路是純電阻電路，當外電阻與電源內(nèi)阻相等時，電源的輸出功率最大，所以R1＝2 Ω；對于題圖乙電路是含電動機電路，歐姆定律不成立，其輸出功率P＝IU＝I(E－Ir)，當I＝＝2 A時有最大值，此時電動機的輸出功率為2 W，發(fā)熱功率為4 W，所以電動機的輸入功率為6 W，電動機兩端的電壓為3 V，電阻R2兩端電壓為3 V，所以R2＝1.5 Ω，即B正確． 答案：B 2．(xx廣東卷)如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)氣管．視變壓器為理想變壓器，原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數(shù)不變．調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220 V降至110 V，調(diào)節(jié)前后(　　) A．副線圈中的電流比為12 B．副線圈輸出功率比為21 C．副線圈的接入匝數(shù)比為21 D．原線圈輸入功率比為12 解析：設(shè)原線圈輸入電壓為U1，原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈輸出電壓為U2，副線圈的匝數(shù)為n2，則＝，當副線圈的輸出電壓降為原來的一半時，副線圈的匝數(shù)減為原來的，C項正確；由I2＝可知，副線圈的電流減為原來的一半，A項錯誤；由P＝可知，副線圈輸出的功率減為原來的，原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，因此原線圈的輸入功率也減為原來的，B、D項錯誤． 答案：C 3．為鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計，如圖是原理圖．輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦不計)，彈簧勁度系數(shù)為100 N/cm.定值電阻R0＝5 Ω，ab是一根長為5 cm的均勻電阻絲，阻值R1＝25 Ω，電源輸出電壓恒為U＝3 V，理想電流表的量程為0～0.6 A．當拉環(huán)不受力時，滑片P處于a端．下列關(guān)于這個電路的說法不正確的是(　　) A．小明在電路中連入R0的目的是保護電路 B．當拉環(huán)不受拉力時，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1 A C．當拉力為400 N時，電流表指針指在0.3 A處 D．當拉力為400 N時，電流表指針指在0.5 A處 解析：若電路無電阻R0，且金屬滑片P在b端時，回路短路損壞電源，R0的存在使電路不出現(xiàn)短路，因此A正確．當拉環(huán)不受拉力時，滑片P在a端，由閉合電路歐姆定律得I＝＝0.1 A，故B正確．當拉力為400 N時，由F＝kΔx，則Δx＝4 cm，對應(yīng)的電阻為RaP＝20 Ω，R1剩余部分接入電路的電阻RPb＝5 Ω，由閉合電路歐姆定律有I′＝＝0.3 A，故D錯，C正確． 答案：D 4．傳統(tǒng)的自行車發(fā)電機內(nèi)部電路如圖甲所示，驅(qū)動軸一端與自行車車輪相連，另一端連接條形永磁鐵，車輪轉(zhuǎn)動過程中，驅(qū)動軸帶動磁鐵在鐵芯之間勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機線圈兩端產(chǎn)生的交變電壓波形如圖乙所示．已知波形圖中正負尖峰電壓分別為Um和－Um.兩個相鄰正負尖峰電壓所對應(yīng)的時間差為Δt，發(fā)電機線圈匝數(shù)為n.以下判斷正確的是(　　) A．驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的角速度ω＝2π/Δt B．線圈電壓的有效值U＝Um/2 C．穿過線圈磁通量變化率的最大值km＝Um/n D．相鄰兩個向上尖峰時間內(nèi)，線圈電壓的平均值U＝Um/2 解析：根據(jù)題述兩個相鄰正負尖峰電壓所對應(yīng)的時間差為Δt，可得交變電流周期T＝2Δt，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的角速度ω＝2π/2Δt＝π/Δt，選項A錯誤．由于產(chǎn)生的交變電流不是按照正弦規(guī)律變化，線圈電壓的有效值不是U＝Um/2，選項B錯誤．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢與磁通量變化率成正比，Um＝nkm，穿過線圈磁通量變化率的最大值km＝Um/n，選項C正確．相鄰兩個向上尖峰時間內(nèi)，線圈電壓的平均值U＝n，因為線圈轉(zhuǎn)過一個完整的周期，磁通量變化量ΔΦ＝0，所以電壓平均值等于零，選項D錯誤． 答案：C 5．(xx福建卷)如圖為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓u＝Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其他因素的影響，則輸電線上損失的電功率為(　　) A．()　　　 B．() C．4()2()2r D．4()2()2r 解析：因為u＝Umsinωt，所以有U1＝，根據(jù)變壓器變壓規(guī)律有：U2＝，根據(jù)P＝U2I2得：I2＝＝，線路損失的功率為ΔP＝2Ir＝，所以C項正確，A、B、D項錯誤． 答案：C 二、多項選擇題 6．如圖所示是某導(dǎo)體的I－U圖線，圖中α＝45，下列說法正確的是(　　) A．通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比 B．此導(dǎo)體的電阻R＝2 Ω C．I－U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以R＝cot45＝1.0 Ω D．在R兩端加6.0 V電壓時，每秒通過電阻截面的電荷量是3.0 C 解析：由題圖可知，通過電阻的電流I與其兩端電壓U成正比，A正確；導(dǎo)體電阻R＝＝2 Ω，對應(yīng)I－U圖線斜率的倒數(shù)，但R≠cot45，B正確，C錯誤；當U＝6.0 V時，I＝＝3 A，故每秒通過電阻截面的電荷量為q＝It＝3.0 C，D正確． 答案：ABD 7．圖甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈的匝數(shù)n1與副線圈的匝數(shù)n2之比為101，變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式電流，兩個20 Ω的定值電阻串聯(lián)接在副線圈兩端．電壓表為理想電表．則(　　) A．原線圈上電壓的有效值為100 V B．原線圈上電壓的有效值約為70.7 V C．電壓表的讀數(shù)為5.0 V D．電壓表的讀數(shù)約為3.5 V 解析：本題考查交流電圖象的應(yīng)用及理想變壓器與閉合電路．由圖乙可得該正弦交流電的峰值為100 V，所以其有效值為：u＝＝70.7 V，A錯誤，B正確；由理想變壓器原、副線圈的電壓比等于相應(yīng)的匝數(shù)比可得：＝?u2＝，其中：u1有＝u＝＝70.7 V，所以u2有＝7.07 V，故副線圈上的電壓表的讀數(shù)為：uv＝u2有≈3.5 V，D正確，C錯誤． 答案：BD 8．(xx天津卷) 如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭．在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則(　　) A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變小 C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小 解析：保持Q的位置不動，則副線圈的輸出電壓不變，當P向上滑動時，副線圈電路中的總電阻變大，副線圈中的電流減小，根據(jù)變流比可知，原線圈中的電流減小，因此電流表的讀數(shù)變小，A項錯誤，B項正確；保持P的位置不動，副線圈電路中的總電阻不變，當Q向上移時，副線圈的匝數(shù)增多，由變壓比可知，副線圈的輸出電壓增大，副線圈中的電流增大，由變流比可知，原線圈中的電流增大，電流表讀數(shù)變大，C項正確，D項錯誤． 答案：BC 三、計算題 9．如圖所示的電路中，已知電阻R1＝2 Ω，R2＝5 Ω，燈泡L標有“3 V,1.5 W”字樣，電源內(nèi)阻r＝1 Ω，滑動變阻器的最大阻值為Rx.當滑片P滑至a端時，電流表的示數(shù)為1 A，此時燈泡L恰好正常發(fā)光．求： (1)當滑片P滑至b端時，電流表的示數(shù)； (2)當滑動變阻器Pb段的電阻為0.5Rx時，變阻器上消耗的功率． 某同學(xué)的部分解答如下： 燈L的電阻RL＝＝ Ω＝6 Ω， 滑片P滑至b端時，燈L和(Rx＋R2)并聯(lián)，并聯(lián)電阻為： R并＝ 由RLIA＝(Rx＋R2)I2(IA、I2分別為通過電流表和R2的電流)得I2＝ 流過電源的電流為I＝IA＋I2 上述解法是否正確？若正確，請求出最后結(jié)果；若不正確，請指出錯在何處，糾正后求出最后結(jié)果． 解析：燈L的電阻RL＝6 Ω正確．錯在沒有看出當P滑至b端時，Rx和R2串聯(lián)部分已被短路， E＝I(R1＋r)＋U0＝1(1＋2) V＋3 V＝6 V， I0＝P/U0＝0.5 A， Ix＝I－I0＝0.5 A， Rx＝U0/Ix＝6 Ω， (1)當P在b端時，電流表示數(shù)為I′＝E/(R1＋r)＝2 A， (2)當RPb＝3 Ω時， R并＝＝2 Ω， 電流表示數(shù)為I″＝E/(R1＋R并＋r)＝1.2 A， U并＝E－I″(R1＋r)＝2.4 V， PR＝U/RPb＝1.92 W. 答案：見解析 10．圖甲是交流發(fā)電機模型示意圖．在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO′轉(zhuǎn)動，由線圈引起的導(dǎo)線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO′轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路．圖乙是線圈的主視圖，導(dǎo)線ab和cd分別用它們的橫截面來表示．已知ab長度為L1，bc長度為L2，線圈以恒定角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動．(只考慮單匝線圈)． (1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導(dǎo)t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e1的表達式； (2)線圈平面處于與中性面成φ0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢e2的表達式； (3)若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．(其他電阻均不計) 解析：(1)矩形線圈abcd轉(zhuǎn)動過程中，只有ab和cd切割磁感線，設(shè)ab和cd的轉(zhuǎn)動速度為v，則 v＝ω① 在t時刻，導(dǎo)線ab和cd因切割磁感線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均為E1＝BL1v⊥② 由右圖可知v⊥＝vsinωt③ 則整個線圈的感應(yīng)電動勢為 e1＝2E1＝BL1L2ωsinωt.④ (2)當線圈由圖丙位置開始運動時，在t時刻整個線圈的感應(yīng)電動勢為 e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)．⑤ (3)由閉合電路歐姆定律可知 I＝⑥ 這里E為線圈產(chǎn)生的電動勢的有效值 E＝＝⑦ 則線圈轉(zhuǎn)動一周在R上產(chǎn)生的焦耳熱為 QR＝I2RT⑧ 其中T＝⑨ 于是QR＝πRω2.⑩ 答案：(1)e1＝BL1L2ωsinωt　(2)e2＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0) (3)πRω2 11．(xx北京卷)真空中放置的平行金屬板可以用作光電轉(zhuǎn)換裝置，如圖所示．光照前兩板都不帶電．以光照射A板，則板中的電子可能吸收光的能量而逸出．假設(shè)所有逸出的電子都垂直于A板向B板運動，忽略電子之間的相互作用．保持光照條件不變，a和b為接線柱． 已知單位時間內(nèi)從A板逸出的電子數(shù)為N，電子逸出時的最大動能為Ekm，元電荷為e. (1)求A板和B板之間的最大電勢差Um，以及將a、b短接時回路中的電流I短； (2)圖示裝置可看作直流電源，求其電動勢E和內(nèi)阻r； (3)在a和b之間連接一個外電阻時，該電阻兩端的電壓為U.外電阻上消耗的電功率設(shè)為P；單位時間內(nèi)到達B板的電子，在從A板運動到B板的過程中損失的動能之和設(shè)為ΔEk.請推導(dǎo)證明：P＝ΔEk.(注意：解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量，要在解題中做必要的說明．) 解析：(1)由動能定理，Ekm＝eUm，可得 Um＝ 短路時所有逸出電子都到達B板，故短路電流 I短＝Ne. (2)電源的電動勢等于斷路時的路端電壓，即上面求出的Um，所以 E＝Um＝ 電源內(nèi)阻r＝＝. (3)外電阻兩端的電壓為U，則電源兩端的電壓也是U，由動能定理，一個電子經(jīng)電源內(nèi)部電場后損失的動能 ΔEkm＝eU 設(shè)單位時間內(nèi)有N′個電子到達B板，則損失的動能之和 ΔEk＝N′ΔEkm＝N′eU 根據(jù)電流的定義，此時電源內(nèi)部的電流 I＝N′e 此時流過外電阻的電流也是I＝N′e，外電阻上消耗的電功率 P＝IU＝N′eU 所以P＝ΔEk. 答案：(1)　Ne　(2)　　(3)見解析