【推荐】2019年高考物理考纲解读与热点难点突破专题08恒定电流和交变电流热点难点突破.doc
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2019年高考物理考纲解读与热点难点突破2019届全国高考物理复习备考建议1、研究全国卷,把准全国试卷的脉搏考生要想在理综考试中能够取得理想的成绩,需要我们认真研究考试的功能和作用,领会新课程标准的精神,准确定位备考方向,有计划分阶段地培养学生处理问题的各种能力,以尽快适应全国卷新颖、灵活紧密联系实际和生活的特点。
特别注意一些社会热点问题和高中知识点的对接问题,例如动量是物理学中最重要的概念之一。
动量守恒定律是与能量守恒定律同等重要的基本物理规律,在宏观、宇观、微观世界都成立。
动量的概念起源于力学,但贯穿热学、电磁学、光学、近代物理等领域。
对动量的学习,不仅有利于理解力学现象、掌握力学规律,而且有利于深入理解其他内容。
比如,动量的学习有利于理解气体压强的微观解释、光子动量的概念等。
所以对动量的复习,要注意动量观点解决解决实际的问题,例如,理解火箭发射的基本原理等。
2、回归课本夯实基础依据教材,立足教材。
夯实基础,在概念和规律上投入主要精力,不要放弃课本,我们不难发现一些题目的背景材料来自教材上的“小发明”、“小制作”、“小实验”。
3、正确处理习题训练与能力提高的关系高考对学生能力的考查是不容置疑的,但能力的培养不能靠题海战术。
备考中习题的训练尽管占据着及其重要的位置,但绝不能“重结论、轻过程;重计算、轻分析,重定量、轻定性”。
习题训练要做到:(1)以近几年新课标的高考题为主,以中等难度题为主。
加强变式训练,注意一题多变、一题多解、一法多用、多题归一。
培养学生多角度、全方位、深层次地去思考问题,增强应变能力。
(2)规范化做题。
规范化包括学科用语、解题格式、计量单位、实验操作等的规范化。
(3)及时改错。
对平时训练过程中出现的错误要及时进行错因分析,减少错误在头脑里存留的时间,避免重复出错。
(4)提高审题能力。
审题的目的是提取题目中的有效信息,它包括对关键词语的理解、隐含条件的挖掘、干扰因素的排除等;从而建立起所熟知的物理模型。
专题08恒定电流一、单选题1(2023·海南·统考高考真题)如图所示电路,已知电源电动势为E ,内阻不计,电容器电容为C ,闭合开关K ,待电路稳定后,电容器上电荷量为()A.CEB.12CE C.25CE D.35CE 2(2022·北京·高考真题)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。
如图所示,电路中的R 1和R 2,其中一个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。
水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传感器的电阻值越小。
当a 、b 两端的电压大于U 1时,控制开关自动开启低水位预警;当a 、b 两端的电压小于U 2(U 1、U 2为定值)时,控制开关自动开启高水位预警。
下列说法正确的是()A.U 1<U 2B.R 2为压力传感器C.若定值电阻的阻值越大,开启高水位预警时的水位越低D.若定值电阻的阻值越大,开启低水位预警时的水位越高3(2022·江苏·高考真题)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R 1=2Ω,R 2=3Ω,R 3=2Ω,R 4=4Ω,电源电动势E =12V ,内阻不计,四个灯泡中消耗功率最大的是()五年(2019-2023)高考物理真题分项汇编专题08 恒定电流 (解析版)A.R1B.R2C.R3D.R44(2021·江苏·高考真题)有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流,若将该细胞膜视为1×10-8F的电容器,在2ms内细胞膜两侧的电势差从-70mV变为30mV,则该过程中跨膜电流的平均值为()A.1.5×10-7AB.2×10-7AC.3.5×10-7AD.5×10-7A5(2020·海南·统考高考真题)一车载加热器(额定电压为24V)发热部分的电路如图所示,a、b、c是三个接线端点,设ab、ac、bc间的功率分别为P ab、P ac、P bc,则()A.P ab>P bcB.P ab=P acC.P ac=P bcD.P ab<P ac6(2020·北京·统考高考真题)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。
专题08 恒定电流和交变电流【2019年高考考纲解读】(1)直流电路的功率、焦耳定律及伏安特性曲线.(2)直流电路的动态分析(这个考点对新课标卷来讲近几年是冷考点,应该重视;其他省份一般都是热考点).(3)交变电流的产生图象和函数表达式.(4)交变电流的四值:有效值、最大值、瞬时值和平均值.(5)理想变压器的原理及应用.【命题趋势】(1)闭合电路的欧姆定律和电功及电功率的计算(含动态分析).(2)交变电流的产生、图象、公式及相关物理量.(3)交变电流的“四值”的物理意义及其不同方面的应用.(4)多数题目与交变电流的图象、瞬时值表达式等相结合进行综合考查.(5)变压器电压、电流及功率关系与远距离输电相结合进行综合考查.【重点、难点剖析】一、直流电路的动态分析1.直流电路的动态变化分析在高考中是以选择题形式考查的,往往以下列变化方式探究整个电路中的电流、电压变化情况:(1)某支路的滑动变阻器的阻值变化;(2)某支路开关闭合或断开;(2)弄清动态变化过程中的决定关系:U1决定U2,P1、I1由P2、I2决定。
(3)基本思路及方法:①由分析U2变化情况。
②由I2=分析I2的变化情况。
③P1=P2=I2U2判断输入功率。
④由P1=I1U1分析I1的变化情况。
【误区警示】不明确电流和功率变化的决定因素(1)变压器的输出电流I2决定输入电流I1,如当负载电阻R减小时,I2增大,则I1相应增大。
(2)输出功率P2决定输入功率P1,对于理想变压器P1=P2,在输入电压U1一定的情况下,当负载电阻R 减小时,I2增大,变压器的输出功率P2=I2U2增大,则输入功率P1也将增大。
【题型示例】题型一电路的基本性质和规律例1.(2018·高考全国卷Ⅲ)一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正.该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示.则Q方∶Q正等于( )A.1∶ 2B.2∶1C.1∶2D.2∶1【答案】D【变式探究】(2016·全国卷Ⅱ,17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图2所示电路。
1.如图所示为一磁流体发电机示意图, A 、B 是平行正对的金属板,等离子体(电离的气体,由自由电子和阳离子构成,整体呈电中性)从左侧进入,在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上,则关于R 中的电流大小及方向判断正确的是A .I =ne t ,从上向下B .I =2net ,从上向下C .I =net ,从下向上D .I =2net,从下向上【答案】A2.一个用半导体材料制成的电阻器D ,其电流I 随它两端电压U 变化的关系图象如图甲所示,若将它与两个标准电阻R 1、R 2并联后接在电压恒为U 的电源两端,3个用电器消耗的电功率均为P .现将它们连接成如图乙所示的电路,接在该电源的两端,设电阻器D 和电阻R 1、R 2消耗的电功率分别为P D 、P 1、P 2,它们之间的关系为A .P 1=4P DB .P D =P4C .PD =P 2 D .P 1<4P 2【答案】D【解析】由于电阻器D 与两个标准电阻R 1、R 2并联后接在电压恒为U 的电源两端时,三者功率相同,则此时三者电阻相同。
当三者按照题图乙所示电路连接时,电阻器D 两端的电压小于U ,由题图甲图象可知,电阻器D 的电阻增大,则有R D >R 1=R 2,而R D 与R 2并联,电压相等,根据P =U 2R,P D <P 2,C 错误;由欧姆定律可知,电流I D <I 2,又I 1=I 2+I D ,根据P =I 2R ,P 1>4P D ,P 1<4P 2,A 错误,D 正确;由于电阻器D 与电阻R 2的并联电阻R <R 1,所以D 两端的电压小于U 2,且D 阻值变大,则P D <P4,B 错误。
6.(多选)半径为R 的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q ,现使圆环绕中心轴线以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流应有A .若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍B .若电荷量不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C .若使ω、Q 不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变大D .若使ω、Q 不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变小 【答案】AB7.电池甲和乙的电动势分别为E 1和E 2,内电阻分别为r 1和r 2,已知E 1<E 2,若用甲、乙电池分别向某个电阻R 供电,则在这个电阻上所消耗的电功率相同。
恒定电流与交变电流命题猜想【考向解读】1.从近几年高考试题可以看出以下特点:应用串、并联电路规律,闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析,稳态、动态含电容电路的分析,电路故障的判断分析,交变电流的产生及“四值”,多以选择题形式出现.变压器的原理,电压比、电流比及功率关系,变压器的动态分析是考查的重点,题型以选择题为主.2.高考命题会以部分电路欧姆定律与闭合电路欧姆定律的应用为主线,重点考查电路的动态分析与功率的计算;与日常生活、生产相联系的交变电流规律、远距离输电也可能会成为新命题点.【网络构建】【命题热点突破一】直流电路的分析1.闭合电路动态分析的常用方法(1)利用结论法:即“串反并同”法.①“串反”——即某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大);②“并同”——即某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小).(2)极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零去讨论.2.电路中的电功、电热、电功率和热功率(1)纯电阻电路:①Q =W =UIt =I 2Rt②P =UI =I 2R(2)非纯电阻电路①W >Q (W =Q +E 其他)②P 电>P 热(P 电=P 热+P 其他)例1.如图1所示的电路中,电源电动势为12 V ,内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出.闭合开关S ,下列说法正确的有( )图1A .路端电压为10 VB .电源的总功率为10 WC .a 、b 间电压的大小为5 VD .a 、b 间用导线连接后,电路的总电流为1 A【答案】AC【解析】设四个电阻的等效电阻为R 路,由1R 路=115 Ω+5 Ω+15 Ω+15 Ω得R 路=10 Ω,由闭合电路欧姆定律知,I =ER 路+r =12 V 10 Ω+2 Ω=1 A ,设路端电压为U ,则U =IR 路=1 A×10 Ω=10 V ,选项A 正确;电源的总功率P =EI =12 W ,选项B 错误;设电源负极电势为0 V ,则a 点电势φa =0.5 A×5 Ω-0=2.5 V ,b 点电势φb =0.5 A×15 Ω-0=7.5 V ,则a 、b 两点的电势差U ab =φa -φb =2.5 V -7.5 V =-5 V ,所以a 、b 间电压的大小为5 V ,选项C 正确;当将a 、b 两点用导线连接后,由于导线没有电阻,此时a 、b 两点电势相等,其等效电路图如图所示.其中一个并联电路的等效电阻为3.75 Ω,显然总电阻为9.5 Ω,电流I =E R 总=2419A ,故选项D 错误.【变式探究】如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器.当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化的图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个不同端点得到的.则下列说法正确的是( )A.该电源的电动势为16 VB.定值电阻R2的阻值为10 ΩC.滑动变阻器的最大阻值为300 ΩD.在滑动变阻器的滑片P从左端滑至右端的过程中,该电源的最大输出功率为10 W【答案】C【变式探究】在如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,闭合开关后,当滑动变阻器的滑片P由a端滑向b 端的过程中,以下说法正确的是( )A.电源内阻消耗的功率一定增大B.电源内阻消耗的功率一定减小C.电源的输出功率一定减小D.电源的输出功率可能减小【解析】闭合开关后,当滑动变阻器的滑片P由a端滑向b端的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻增大,所在支路的电阻增大,外电路电阻增大,电源输出电流减小,电源内阻消耗的功率P r=I2r一定减小,选项A错误,B正确;根据电源输出功率最大的条件可知,当外电路电阻等于电源内阻时,电源输出功率最大.当滑动变阻器的滑片P由a端滑向b端的过程中,电源的输出功率可能减小,选项D正确,C错误.【答案】BD【变式探究】如图所示,平行金属板中带电质点P处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响.当滑动变阻器R2的滑片向b端移动时,则( )A.电压表示数增大 B.电流表示数减小C.质点P将向下运动D.R1上消耗的功率逐渐减小【答案】C【变式探究】在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,D为理想二极管(具有单向导通作用),R1为定值电阻,C为电容器,电压表和电流表均为理想电表,S1、S2均断开,则下列说法正确的是( )A.仅闭合S1,将滑动变阻器的滑片向右移,电压表、电流表示数均变大B.仅闭合S1,将滑动变阻器的滑片向右移,电容器的带电荷量不变C .先闭合S 1,将滑动变阻器的滑片向右移,再闭合S 2电容器有放电现象D .同时闭合S 1、S 2,将滑动变阻器的滑片向右移,定值电阻R 1两端的电压增大【答案】BC【命题热点突破二】 交变电流的产生及描述两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时,S ⊥B ,Φ最大,ΔΦΔt =0,e =0,i =0,电流方向将发生改变. (2)线圈平面与中性面垂直时,S ∥B ,Φ=0,ΔΦΔt最大,e 最大,i 最大,电流方向不改变. 例2.(2018·高考天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流.利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R 供电,电路如图所示,理想交流电流表A 、理想交流电压表V 的读数分别为I 、U ,R 消耗的功率为P .若发电机线圈的转速变为原来的12,则( )A .R 消耗的功率变为12P B .电压表V 的读数变为12U C .电流表A 的读数变为2ID .通过R 的交变电流频率不变解析:由正弦交流电的产生原理可知,其电动势的最大值E m =NBSω,而ω=2πn ,有效值E =22E m ,线圈转速变为原来的12,则U 1=E 变为原来的12.由U 1U 2=n 1n 2知U 2变为原来的12,电压表读数变为原来的12,选项B 正确;R 消耗的功率P =U 22R ,故R 消耗的功率变为原来的14,选项A 错误;由P 入=P 出得,U 1I 1=U 22R,故I 1变为原来的12,即电流表读数变为原来的12,选项C 错误;变压器不改变交变电流的频率,故通过R 的交变电流频率变为原来的12,选项D 错误. 答案:B【变式探究】如图所示,M 为半圆形导线框,圆心为O M ;N 是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为O N ;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M 、N 在t =0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过O M 和O N 的轴,以相同的周期T 逆时针匀速转动,则( )图1A .两导线框中均会产生正弦交流电B .两导线框中感应电流的周期都等于TC .在t =T8时,两导线框中产生的感应电动势相等 D .两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC【变式探究】如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd 全部处于水平方向的匀强磁场中,线框面积为S ,电阻为R .线框绕与cd 边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动,线框转动π6时的感应电流为I ,下列说法正确的是( )A .线框中感应电流的有效值为2IB .线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2IR ωC .从中性面开始转过π2的过程中,通过导线横截面的电荷量为2I ωD .线框转一周的过程中,产生的热量为8πRI 2ω【答案】BC【变式探究】如图所示,N =50匝的矩形线圈abcd ,ab 边长l 1=20 cm ,ad 边长l 2=25 cm ,放在磁感应强度B =0.4 T 的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO ′轴以n =3 000 r/min 的转速匀速转动,线圈电阻r =1 Ω,外电路电阻R =9 Ω,t =0时线圈平面与磁感线平行,ab 边正转出纸外、cd 边转入纸里.则( )A .t =0时感应电流的方向为a →b →c →d →aB .从图示时刻开始计时,感应电动势的瞬时值表达式为e =314sin 100πt (V)C .线圈转一圈外力做的功为98.6 JD .从图示位置起到线圈转过90°的过程中通过电阻R 的电荷量为0.01 C【解析】根据右手定则,线圈中感应电流的方向为a →d →c →b →a ,选项A 错误;由转速n =3 000 r/min 可知线圈的角速度ω=100π rad/s,图示位置的感应电动势最大,其大小为E m =NBl 1l 2ω,代入数据得E m =314 V ,感应电动势的瞬时值表达式e =E m cos ωt =314cos 100πt (V),选项B 错误;感应电动势的有效值E =E m 2,线圈匀速转动的周期T =2πω=0.02 s ,线圈匀速转动一圈,外力做功的大小等于电阻产生的热量的大小,即W =I 2(R +r )T =E 2T R +r,代入数据得W =98.6 J ,选项C 正确;从图示时刻起到线圈转过90°的过程中,通过电阻R 的电荷量q =N ΔΦR +r =NB ΔS R +r =NBl 1l 2R +r,代入数据得q =0.1 C ,选项D 错误. 【答案】C【方法规律】 (1)有效值计算的三点注意①计算有效值时要根据串联电路中,“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解. ②分段计算电热,求和得出一个周期内产生的总热量. ③利用两个公式Q =I 2Rt 和Q =U 2R t 可分别求得电流有效值和电压有效值. (2)交变电流“四值”应用的三点提醒①在解答有关交变电流的问题时,要注意电路结构.②注意区分交变电流的最大值、瞬时值、有效值和平均值,其中最大值是瞬时值中的最大值,有效值是以电流的热效应等效来定义的.③与电磁感应问题一样,求解与电能、电热相关的问题时,要用有效值,如例题中C 项,计算功,先用有效值计算热量;而求解通过导体某横截面的电荷量时,要用平均值,如例题中D 项.(3)交变电流瞬时值表达式书写的基本思路(如例题中B 选项)①确定正弦式交变电流的峰值,根据已知图象或由公式E m =NBSω求出相应峰值,其中ω=2πT=2πf =2πn .②明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式.a .若线圈从中性面开始计时,则e t 图象为正弦函数,e =E m sin ωt ;b .若线圈从垂直中性面开始计时,则e t 图象为余弦函数,e =E m cos ωt .【变式探究】如图所示,竖直长导线通有恒定电流,一矩形线圈abcd 可绕其竖直对称轴O 1O 2转动.当线圈绕轴以角速度ω沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动时,从图示位置开始计时,下列说法正确的是( )A .t =0时,线圈产生的感应电动势最大B .0~π2ω时间内,线圈中感应电流方向为abcdaC .t =π2ω时,线圈的磁通量为零,感应电动势也为零 D .线圈每转动一周电流方向改变一次【答案】B【变式探究】边长为a 的N 匝正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线且与线圈在同一平面内的对称轴匀速转动,转速为n ,线圈所围面积内的磁通量Φ随时间t 变化的规律如图所示,图象中Φ0为已知.下列说法正确的是( )A .t 1时刻线圈中感应电动势最大B .t 2时刻线圈中感应电流方向发生变化C .匀强磁场的磁感应强度大小为Φ0a 2D .线圈中感应电动势的瞬时表达式为e =2nN πΦ0sin 2πnt【解析】t 1时刻通过线圈的磁通量最大,而磁通量的变化率等于零,故感应电动势为零,故A 错误;t 2时刻磁通量为零,线圈与磁场平行,磁通量变化率最大,线圈中感应电流为最大值,电流不会改变方向,故B 错误;磁通量与线圈匝数无关,所以磁感应强度B =Φ0a 2,故C 正确;线圈中瞬时感应电动势的表达式为e =2nN πΦ0cos 2πnt ,故D 错误.【答案】C【变式探究】某小型交流发电机的示意图如图所示,其矩形线圈abcd 的面积S =0.03 m 2,共有10匝,线圈总电阻r =1 Ω,线圈处于磁感应强度大小为22πT 的匀强磁场中,并可绕与磁场方向垂直的固定轴OO ′转动,线圈在转动时通过滑环和电刷与电阻R =9 Ω的外电路相连.在外力作用下线圈以10π rad/s 的角速度绕轴OO ′匀速转动时,下列说法中正确的是( )A .电阻R 的发热功率是3.6 WB .交流电流表的示数是0.6 AC .用该交流发电机给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔一定为0.02 sD .如果将电阻R 换成标有“6 V 3 W”字样的小灯泡,小灯泡能正常工作【答案】B【命题热点突破三】理想变压器及远距离输电例3.【2017·北京卷】如图所示,理想变压器的原线圈接在的交流电源上,副线圈接有R =55 Ω的负载电阻,原、副线圈匝数之比为2:1,电流表、电压表均为理想电表。
专题08 恒定电流和交变电流1.如图所示,水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度ω做匀速圆周运动,铜盘的边缘及中心处分别通过导线与理想变压器的原线圈相连,该理想变压器原、副线圈的匝数比为n∶1,变压器的副线圈与电阻为R的负载相连,则( )A.负载R两端的电压为Br2ω2nB.原线圈中的电流强度为通过R电流的1 nC.变压器的副线圈磁通量为0D.通过负载R的电流强度为0【答案】D2.在如图所示的电路中,E为电源,电源内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),○V为理想电压表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,将滑动变阻器的滑片向上移动,则( )A.电压表的示数变大B.小灯泡消耗的功率变小C.通过R的电流变小2D.电源的内耗电压变大【答案】B【解析】将滑动变阻器的滑片向上移动,滑动变阻器接入电路的阻值增大,电路中的总两端的电压减小,并联部分电阻增大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中的电流减小,故R1的电流变大,A、C错误;由并联电路的电流规律可知,流过灯泡的电流一电压增大,通过R2定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率变小,B正确;因电路中电流减小,故电源的内耗电压减小,D错误.7.如图所示的变压器,按如图甲所示的交流电时,灯泡正常发光,电容器能正常工作,现将电源换成如图乙所示的交流电,则( )A.由于乙交变电流的周期短,因此灯泡比第一次亮B.由于乙的频率比甲的大,因此电容器有可能被击穿C.无论接甲电源,还是接乙电源,若滑动触头P向上移动,灯泡都变暗D.若将原线圈n的匝数增加,灯泡消耗的功率将变大1【答案】C8.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为21,a、b端接入一正弦式交流电源.L1、L2为两只规格均为“22 V,6 W”的灯泡,两电表为理想交流电表.当滑动变阻器的滑片P处于中间位置时,两灯泡恰好都正常发光.下列说法正确的是( )A.电流表示数为0.27 AB.电压表示数为44 VC.滑片P向下移动时,灯泡L2将变暗D.滑片P向上移动时,灯泡L1将变暗【答案】B【解析】由于原、副线圈匝数比为2 :1,则原、副线圈电流比为12,因两灯泡正常发光,所以原线圈电流为311A,则副线圈电流为611A=0.55 A,A错.原、副线圈两端电压比为21,副线圈两端电压为22 V,所以原有线圈两端电压为44 V,B对.滑片P向下移动时,副线圈电路的电阻变小,电流变大,则原线圈电路中电流也变大,即通过灯泡L2的电流变大,灯泡L2可能变亮或烧毁,C错.滑片P向上移动时,通过灯泡L2的电流变小,原线圈两端电压变大,则副线圈两端电压也变大,灯泡L1可能变亮或烧毁,D错.12.如图13所示为远距离输电的示意图,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。
闭合开关S后( )图13A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电流减小C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上交流电的频率减小【答案】C13.如图14所示的理想变压器中原、副线圈的匝数比为5∶1,其中R1=100 Ω、R2=4 Ω分别代表输电线的电阻。
在副线圈上接有两盏“8 V、4 W”的灯泡,若在a、b端输入e=602 sin 100πt(V)的交流电,当开关S断开时,灯泡L1正常发光,则( )图14A.开关闭合后,灯泡L1会变亮B.开关闭合后,a、b端输入功率变小C.开关闭合前,R1、R2消耗的功率相等D.开关闭合前,电源的输出功率为5 W【答案】C【解析】开关闭合后,副线圈电路中总电阻变小,副线圈中的电流I2变大,根据n1I1=n2I2可知,原线圈中的电流I1也变大,所以R1、R2上的电压都变大,灯泡L1上的电压变小,亮度变暗,选项A错误;原线圈中的电流I1变大,a、b端输入功率变大,选项B错误;开关闭合前,通过灯泡的电流I2=PU=0.5 A,R2上消耗的功率为P2=I22R2=1 W,根据n1I1=n2I2求得I1=0.1 A,R1上消耗的功率为P1=I21R1=1 W,选项C正确;开关闭合前,电源的输出功率为P总=1 W+1 W+4 W=6 W,选项D错误。
14.如图15所示为一理想变压器通过二极管给某种型号的电池充电的简单原理图,现在变压器的原线圈接入有效电压为220 V的正弦交变电流,变压器原、副线圈的匝数比为110∶1,交流电流表的示数为110A,电池的内阻为2 Ω,二极管具有单向导电性,下列说法正确的是( )图15A.电池的充电电压为2 VB.理想变压器的输入功率为15WC.充电时,电池的热功率为210WD.充电时,电能转化为化学能的功率为(210-150) W【答案】D15.在如图6所示的电路中,E为电源,电源内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),为理想电压表,R 1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,将滑动变阻器的滑片向上移动,则( )图6A.电压表的示数变大B.小灯泡消耗的功率变小C.通过R2的电流变小D.电源的内耗电压变大【答案】B16.如图7所示,电路中灯泡L1和L2均正常发光,由于电路某处发生断路故障,发现灯泡L 1变暗,而灯泡L2变亮了。
则下列判断正确的是( )图7A.R1断路B.R2断路C.S断开D.发生故障后电容器C的带电荷量减少【答案】B【解析】因为是断路(相当于该处电阻增至无穷大),电路中电阻增大。
此时电路中电流减小,路端电压增大。
L1亮度比原来暗,说明L1中电流减小,根据“串反并同”规律,断路处必定与L1串联或间接串联。
L2比原来亮,说明L2中电流增大,根据“串反并同”规律,断路处必定与L2并联或间接并联。
分析题图可知,R2出现了断路故障,S断开不影响L1、L2。
发生故障后,路端电压增大,即C两端电压增大,所以电容器带电荷量增加。
19.如图所示,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,R1的阻值和电源内阻r相等.将滑动变阻器R4的滑片向b端移动,则( )A.R3上消耗的功率增大B.电流表读数减小,电压表读数增大C.电源的输出功率增大D.质点P将向下运动【答案】CD20.如图(甲)所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2=21,电压表和电流表均为理想电表,二极管为理想二极管,灯泡电阻R=55 Ω,原线圈两端加如图(乙)所示的电压,下列说法正确的是( )A.电流表的读数为 2 AB.电压表的读数为110 VC.灯泡L的功率为110 WD.副线圈两端电压为110 2 V【答案】AC21.如图所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N,电阻不计,绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动,从图示位置开始计时,矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈,副线圈接有固定电阻R和滑动变阻器R,下列判断正确的是( )A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωtB.矩形线圈从图示位置经过π2ω时间内,通过电流表A1的电荷量为0C.当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中,电流表A1和A2示数都变小D.当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中,电压表V1示数不变,V2和V3的示数都变小【答案】AC【解析】初始位置是与中性面垂直的平面,则矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt,选项A正确;π2ω是四分之一个周期,由Q=ΔΦR可得,通过电流表A1的电荷量不为零,选项B错误;当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中,滑动变阻器的阻值变大,电路总电阻变大,电流表A2示数变小,结合I1I2=n2n1可得,电流表A1示数也变小,选项C正确;当滑动变阻器的滑片向上滑动过程中,电压表V1示数不变,结合U1U2=n1n2,V2示数也不变,电压表V3示数变大,选项D错误.22.如图所示,MN、PQ是两条水平、平行放置的光滑金属导轨,导轨的右端接理想变压器的原线圈,变压器的副线圈与电阻R=20 Ω组成闭合回路,变压器的原副线圈匝数之比n1n2=110,导轨宽L=5 m.质量m=2 kg、电阻不计的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上,在水平外力F作用下,从t=0时刻开始在图示的两虚线范围内往复运动,其速度随时间变化的规律是v=2sin20πt(m/s).垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度B=4 T.导轨、导线和线圈电阻均不计.求:(1)ab棒中产生的电动势的表达式;ab棒中产生的是什么电流?(2)电阻R上的电热功率P.(3)从t=0到t1=0.025 s的时间内,通过外力F所做的功.【答案】(1)见解析(2)4×103W(3)104 J(3)由以上分析可知,该正弦交流电的周期T =2πω=0.1 s .从t =0到t 1=0.025 s ,经历了四分之一个周期.设在这段时间内电阻R 上产生的热量为Q ,则Q =U 22R ·T 4=100 J在t 1=0.025 s 时刻,ab 棒的速度为v ,则 则v =2sin 20πt 1=2 m /s由能量守恒定律可得这段时间内外力F 做的功 W =Q +12mv 2=104 J23.如图11甲所示,长、宽分别为L 1、L 2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n ,总电阻为r ,可绕其竖直中心轴O 1O 2转动,线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C 、D (集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R 相连。
线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B 的大小随时间t 的变化关系如图乙所示,其中B 0、B 1和t 1均为已知。
在0~t 1时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t 1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。
求:图11(1)0~t 1时间内通过电阻R 的电流大小;(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R 产生的热量;(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,通过电阻R 的电荷量。
【答案】(1)nL 1L 2(B 1-B 0)(R +r )t 1 (2)πR ω(nB 1L 1L 2R +r )2 (3)nB 1L 1L 2R +r【解析】在0~t 1时间内,金属线框中的感应电动势为E 1=n ΔΦΔt =nL 1L 2(B 1-B 0)t 1故ab 棒中产生的是正弦交变电流.(3)由以上分析可知,该正弦交流电的周期T =2πω=0.1 s .从t =0到t 1=0.025 s ,经历了四分之一个周期.设在这段时间内电阻R 上产生的热量为Q ,则Q =U 22R ·T 4=100 J 在t 1=0.025 s 时刻,ab 棒的速度为v ,则则v =2sin 20πt 1=2 m /s由能量守恒定律可得这段时间内外力F做的功W=Q+12mv2=104 J。