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第1部分 专题四 第1讲 专题限时集训(十二)


专题限时集训(十二) (限时:45 分钟) 一、选择题(本题共 8 小题,每小题 7 分。在每小题给出的四个选项中,第 1~5 题只有 一项符合题目要求,第 6~8 题有多项符合题目要求,全部选对的得 7 分,选对但不全的得 4 分,有选错的得 0 分。) 1.(2013· 福建高考)如图 1 所示,实验室一台手摇交流发电机,内阻 r=1.0 Ω,外接 R =9.0 Ω 的电阻。

闭合开关 S, 当发电机转子以某一转速匀速转动时, 产生的电动势 e=10 2 sin 10πt(V),则( )

图1 A.该交变电流的频率为 10 Hz B.该电动势的有效值为 10 2 V

C.外接电阻 R 所消耗的电功率为 10 W D.电路中理想交流电流表 的示数为 1.0 A 解析: 选 D 因 e=10 2sin 10πt(V), 故 ω=10π rad/s, f= V,故其有效值 E= ω =5 Hz, A 错误; Em=10 2 2π

Em =10 V,B 错误;交流电表的示数及功率的计算均要用有效值,因此 2

E 电路中 表的示数 I= =1.0 A,D 正确;外接电阻 R 所消耗功率为 P=I2R=1.02×9 W R+r =9 W,C 错误。 2. 在如图 2 所示电路中,若闭合电键 S,当滑动变阻器的滑动触头 P 从最高端向下滑 动时( )

图2 A.电压表 V 读数先变大后变小,电流表 A 读数变大 B.电压表 V 读数先变小后变大,电流表 A 读数变小 C.电压表 V 读数先变大后变小,电流表 A 读数先变小后变大 D.电压表 V 读数先变小后变大,电流表 A 读数先变大后变小

1

解析:选 A

?R0-Rx?Rx 设 P 以上电阻为 Rx,则变阻器 R0 在电路中的阻值 R′= ,当 R0

R0 Rx= 时,R′最大,P 从最高端向下滑动时,回路总电阻先增大,后减小,当 P 滑向中点 2

时: P 滑过中点后,R′IU,且 Rx 增大,由并联分流 IA= Rx I 可知,IA 继续增大,A 正确。 R′

3. (2013· 安徽高考)用如图 3 所示的电路可以测量电阻的阻值。图中 Rx 是待测电阻,R0 是定值电阻, 是灵敏度很高的电流表,MN 是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头 P 的位置,当通过电流表 的电流为零时,测得 MP=l1,PN=l2,则 Rx 的阻值为( )

图3 l1 A. R0 l2 l2 C. R0 l1 l1 B. R l1+l2 0 l2 D. R l1+l2 0

解析:选 C 其等效电路图如图所示,电流表 中的电流为零,表 示电流表 两端的电势差为零(即电势相等),则 R0 与 Rl1 两端电压相等, l l1 Rx 与 Rl2 两端电压相等, I1R0=I2Rl1, I1Rx=I2Rl2, 由公式 R=ρ 知 Rl1=ρ , S S l2 R0 l1 l2 Rl2=ρ ,解得 = ,即 Rx= R0,C 正确。 S Rx l2 l1 4.(2013· 郑州一模)如图 4 甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在磁 感应强度为 B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴 OO′匀速转动,线圈的两端经集 流环和电刷与电阻 R=10 Ω 连接,与电阻 R 并联的交流电压表为理想电压表,示数为 10 V。 图 4 乙是矩形线圈中磁通量 Φ 随时间 t 变化的图象。则( )


2



图4 A.电阻 R 上的电功率为 20 W B.0.02 s 时 R 两端的电压瞬时值为零 C.R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u=14.1cos 100πt(V) D.通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i=1.41cos 50πt(A) U2 解析:选 C 电阻 R 上的电功率为 P= =10 W,A 错误;由图乙知 0.02 s 时磁通量变 R 化率最大,R 两端的电压瞬时值最大,B 错误;R 两端的电压 u 随时间 t 变化的规律是 u= u 14.1cos 100πt(V),通过 R 的电流 i 随时间 t 的变化规律是 i= =1.41cos 100πt(A),C 正确, R D 错误。 5.如图 5 所示 的电路中,灯泡 A 和灯泡 B 原来都是正常发光的,现在突然灯泡 A 比 原来变暗了些,灯泡 B 比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是( )

图5 A.R3 断路 B.R1 短路 C.R2 断路 D.R1、R2 同时短路 解析:选 C 灯泡 A 变暗,灯泡 B 变亮,说明流过灯泡 A 的电流减小,流过灯泡 B 的 电流增大,若 R3 断路,电源的路端电压增大,流过灯泡 A、B 的电流均增大;若 R1 短路, 电源的路端电压减小,流过 R3 的电流减小,流过灯泡 A、B 的电流增大;若 R2 断路,电源 的路端电压增大,灯泡 A 和电阻 R1 两端的电压减小,灯泡 B 两端的电压增大,流过灯泡 B 的电流增大,电路中的总电流减小,流过 R3 的电流增大,流过灯泡 A 的电流减小;若电阻 R1、R2 同时短路,灯泡 B 不亮,综上可知 C 正确。 6. (2013· 汕头模拟)在如图 6 所示的电路中,电源电动势为 E,内阻为 R,L1 和 L2 为相 同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻相同,阻值均为 R,电压表为理想电表,K 为单刀双 掷开关,当开关由 1 位置打到 2 位置时( )

3

图6 A.电压表读数将变大 B.L1 亮度不变,L2 将变亮 C.L1 将变亮,L2 将变暗 D.电源的内阻损耗的功率将变大 解析:选 BD 开关在 1 位置时两灯泡并联后再与 R 串联,电路总阻值为 R 总=R+R+ R 5 1 E E 2E = R,此时通过 L1 与 L2 的电流相同,均为 I1= · = ,总电流为 ;开关在 2 位置时 2 2 2 5R 5R 5R 2 L1 与 R 串联后再与 L2 并联, 外电路电阻为 R 外= 1 2R E 3E = , 此时干路电流 I= = , 1 1 3 2R 5R + R+ 2R R 3

E 2E 又 L1 与 L2 所在的两支路电阻比为 2∶1,所以其电流比为 1∶2,分别为 与 ,B 正确,C 5R 5R 错误; 由干路电流增大可知, D 正确; 干路电流增大会使内阻分压增大, 所以外电压将变小, A 错误。 7. (2013· 孝感调研)在如图 7 所示的电路中, 理想变压器原、 副线圈的匝数比 n1∶n2=22∶ 5, 原线圈接 u1=220 2sin 100πt(V)的交流电, 电阻 R1=R2=25 Ω, D 为理想二极管, 则( )

图7 A.电阻 R1 两端的电压为 50 V B.二极管的反向耐压值应不小于 50 2 V C.原线圈的输入功率为 200 W D.通过副线圈的电流为 3 A 解析: 选 AB 由已知条件可知, 原线圈的交流电压的有效值为 220 V, 由 n1∶n2=22∶ U1 n1 5, = ,得 U2=50 V,A 正确;当交变电流的方向相反时,有效值仍为 U2=50 V,但二 U2 n2 极管的反向耐压值是最大值,所以应不小于 50 2 V,B 正确;由有效值的概念可知,通过 15 副线圈的电流(2+ 2)A,D 错误;原线圈的电流为 A,所以原线圈的输入功率为 150 W, 22 C 错误。 8.“特高压电网”是指 1 000 kV 的交流或± 800 kV 的直流电网,按照国家电网公司的 规划,2015 年“三华”特高压电网将形成“三纵三横一环网”。如图 8 所示是远距离输电 示意图,电站的输出电压 U1=250 V,输出功率 P1=100 kW,输电线电阻 R=8 Ω。则进行

4

远距离输电时,下列说法正确的是(

)

图8 A.若电站的输出功率突然增大,则降压变压器的输出电压减小 B.若电站的输出功率突然增大,则升压变压器的输出电压增大 n1 1 C.输电线损耗比例为 5%时,所用升压变压器的匝数比 = n2 16 D.用 10 000 V 高压输电,输电线损耗功率为 8 000 W U 1 n1 P1 解析:选 AC 由 = 知 U1 不变时,U2 也不变,B 错误;由 U3=U2- R,知电站 U 2 n2 U2 U 3 n3 P1 的输出功率突然增大, U3 减小, 又 = , 故 U4 也减小, A 正确; I1= =400 A, I2= U 4 n4 U1 ΔP R

I2 n1 25 1 P1 =25 A, = = = , C 正确; 用 10 000 V 的高压输电, 即 U′2=10 000 V, I′2= I1 n2 400 16 U′2
2 =10 A,ΔP′=I′2 2R=8×10 W,D 错误。

二、计算题(本题共 2 个小题,共 44 分。需写出规范的解题步骤。) 9.(22 分)(2013· 焦作质检)用一个额定电压为 12 V 的灯泡做实验,测得灯丝电阻随灯泡 两端电压变化关系图象如图 9 所示。

图9 (1)在正常发光条件下,灯泡的电功率为多大? (2)将一定值电阻与灯泡串联后接到 20 V 电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻为 多大? (3)在第(2)问的基础上,当合上开关后,需要 0.5 s 灯泡才能达到正常亮度,为什么这时 电流比开始时小?计算电流的最大值? 解析:(1)由题图知,正常发光时 R=8 Ω(2 分) U2 P= =18 W(4 分) R (2)串联电路电压分配与电阻成正比, Rx 20-12 = (4 分) R 12

5

解得 Rx≈5.33 Ω(4 分) (3)刚合上开关灯泡未正常发光,温度低,电阻小,电流大。 此时电源电压 U1=20 V,灯泡电阻 R′=1 Ω。(4 分) Im= U1 20 = A=3.2 A(4 分) R′+Rx 1+5.33

答案:(1)18 W (2)5.33 Ω (3)刚合上开关灯泡未正常发光,温度低,电阻小,电流大。 3.2 A 10. (22 分)(2013· 东城区质检)在如图 10 所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当电键 K 接 a 时,R2 上消耗的电功率为 4 W,当电键 K 接 b 时,电压表示数为 4.5 V,试求:

图 10 (1)电键 K 接 a 时,通过电源的电流和电源两端的电压; (2)电源的电动势和内电阻; (3)当电键 K 接 c 时,通过 R2 的电流。 解析:(1)K 接 a 时,R1 被短路,外电阻为 R2,根据电功率公式 P=I2R 可得通过电源电 流 I1= P =1 A(2 分) R2

U2 再根据 P= (2 分) R 电源两端电压 U1= PR2=4 V(2 分) (2)设电源电动势为 E,内阻为 r,当 K 接 a 时有 E=U1+I1r(2 分) 当 K 接 b 时,R1 和 R2 串联,外电路电阻 R 外=R1+R2=6 Ω(2 分) U2 通过电源电流 I2= =0.75 A(2 分) R1+R2 这时有 E=U2+I2r(1 分) 解得 E=6 V,r=2 Ω(2 分) (3)当 K 接 c 时,R2、R3 并联后与 R1 串联,并联部分的电阻 R 2R 3 R23= =2 Ω(2 分) R2+R3 电路总电阻 R 总=R1+r+R23=6 Ω(1 分)

6

E 总电流 I3= =1 A(2 分) R总 1 通过 R2 的电流 I′= I3=0.5 A(2 分) 2 答案:(1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A [教师备选题库] 1. [多选]某中学生为“神舟十号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置, 其原理可简化为图 1 所示, 连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接, 该装置在 地面上静止时其电压表指针指在表盘中央的零刻度处,在零刻度的两侧分别标上对应的正、 负加速度值。 关于这个装置在“神舟十号”载人飞船发射、 运行和回收过程中示数的判断正 确的是( )

图1 A.在飞船竖直加速升空的过程中,如果电压表的示数为正,则飞船在竖直减速返回地 面的过程中,电压表的示数仍为正 B.在飞船竖直加速升空的过程中,如果电压表的示数为正,则在飞船竖直减速返回地 面的过程中,电压表的示数为负 C.飞船在近地圆轨道上运行时,电压表的示数为零 D.飞船在近地圆轨道上运行时,电压表的示数所对应的加速度约为 9.8 m/s2 解析:选 AD 飞船竖直加速升空的过程和竖直减速返回地面的过程中都发生超重现

象,弹簧被压缩,变阻器的滑动头向下滑动,所以电压表的示数正负情况相同,A 正确,B 错误;飞船在近地圆轨道上运行时,处于完全失重状态,加速度等于重力加速度,约为 9.8 m/s2,C 错误,D 正确。 2.如图 2 所示,面积为 S 的矩形线圈共 N 匝,线圈总电阻为 R,在磁感应强度为 B、方 向垂直纸面向里的匀强磁场中以竖直线 OO′为轴,以角速度 ω 匀速旋转,图示 A1 与纸面 共面,位置 A1 与位置 A3 成 45° 角。线圈从位置 A1 转过 90° 到达位置 A2 的过程中,下列说法 正确的是( )

7

图2 2 2 A.平均电动势为 NBSω π 2 2NBS B.通过线圈某一截面的电量 q= R N2B2S2πω C.在此转动过程中,外界对线圈做的总功为 4R D.在此转动过程中,电流方向会发生改变 解析:选 A 线圈在位置 A1 时的磁通量 Φ1=BScos 45° ,在位置 A2 时的磁通量 Φ2=- BScos 45° ,则磁通量变化量 ΔΦ=Φ2-Φ1=-2BScos 45° =- 2BS,从 A1 到 A2 的时间 Δt π ΔΦ? N· 2BS 2 2NBSω Δθ 2 π = = = ,则平均电动势 E =N? ,A 正确;通过线圈某一截 ? Δt ? = π = ω ω 2ω π 2ω 面的电量 q=IΔt= E R N|ΔΦ| 2NBS Um NBSω Δt= = ,B 错误;线圈中交流电有效值 U= = , R R 2 2
2 2 2 2 2

π U N B S ω 2 N2B2S2πω 外界对线圈做的总功 W= Δt= ·= ,但由于从 A1 到 A2 交流电处于峰值 R 2R ω 4R N2B2S2πω 附近,则 W 真> ,C 错误;交流电在过中性面时才会变向,D 错误。 4R 3. [多选]某同学自制变压器,原线圈为 n1 匝,在做副线圈时,将导线 ab 对折后并在一 起,在铁芯上绕 n2 圈,从导线对折处引出一个接头 c,连成如图 3 所示电路。S 为单刀双掷 开关,线圈电阻不计,原线圈接 u1=Umsin ωt 的交流电源。下列说法正确的是( )

图3 A.S 接 b 时,电压表示数为 B.S 接 c 时,电压表示数为 2n2Um n1 2n2Um 2n1

C.S 接 c 时,滑动触头 P 向下移动,变压器输入功率变大 D.S 接 c 时,滑动触头 P 向上移动,变压器输入电流变大
8

解析:选 BD 将 S 接在 b 时,副线圈产生的总电动势为零,故电压表示数为零,A 错 Um 2 n1 2n2Um 误;当 S 接 c 时,副线圈的匝数为 n2,由 = 得 U2= ,B 正确;S 接 c 时,P 向 U 2 n2 2n1 U2 2 下移动,滑动变阻器接入电路的电阻 R 变大,P 入=P 出= 变小,C 错误;P 向上移动时, R 滑 U2 2 动变阻器接入电路的电阻 R 变小,P 入=I1U1= 变大,故 I1 变大,D 正确。 R

9


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