2019版高中物理二轮专题课时跟踪训练：12 直流电路与交流电路（含解析）

课时跟踪训练(十二)

一、单项选择题

1．(2018·福州一中检测)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝T.单匝矩形线圈面积S＝1 m2.电阻不计，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．线圈通过电刷与一理想变压器原线圈相接，为交流电流表．调整副线圈的滑动触头P，当变压器原、副线圈匝数比为2∶1时，副线圈电路中标有“6 V　6 W”的灯泡正常发光．以下判断正确的是    (　　)

A．电流表的示数为1 A   

B．矩形线圈产生电动势的最大值为18 V

C．从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间变化的规律为e＝12sin 60πt(V)

D．若矩形线圈转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将P适当下移

C　[灯泡正常发光，故变压器的输出电流为：I2＝＝1 A；根据公式：＝，解得I1＝0.5 A，故A错误；灯泡正常发光，故变压器的输出电压为6 V，根据公式＝，解得：U1＝12 V，故矩形线圈产生电动势的有效值为12 V，最大值为12V≈17 V，故B错误；根据公式Em＝NBSω，解得：ω＝＝rad/s＝60 π rad/s，故 从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈电动势随时间的变化规律e＝Emsin ωt＝12sin 60πt(V)，故C正确；若矩形线圈转速增大，根据公式Em＝NBSω，感应电动势的最大值增加，故有效值也增加；为使灯泡仍能正常发光，应该减小变压比，故应将P适当上移，故D错误．]

2．图甲电路中，D为二极管，其伏安特性曲线如图乙所示．在图甲电路中，闭合开关S，滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中(　　)

A．二极管D消耗的功率变大

B．二极管D的电阻变大

C．通过二极管D的电流减小

D．电源的功率减小

A　[滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路电流增大，由图乙可知，二极管的电阻减小，电流、电压增大，消耗的功率也增大，故A正确，B、C错误；电源的功率为：P＝EI，因为电流增大，所以电源的功率增大，故D错误．所以A正确，B、C、D错误．]

3.  (2018·山西五校三联)某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向R0＝11 Ω的纯电阻用电器供电．已知输电线的总电阻R＝10  Ω，T2的原、副线圈匝数比为4∶1，用电器两端的电压为u＝220sin 100πt(V)，将T1、T2均视为理想变压器．下列说法正确的是(　　)

A．降压变压器的输入功率为4 400 W

B．升压变压器中电流的频率为100 Hz

C．输电线消耗的功率为500 W

D．当用电器的电阻减小时，输电线消耗的功率减小

A　[由题可知，用电器两端电压有效值为220 V，交流电频率f＝＝ Hz＝50 Hz，由电功率公式可知，降压变压器输出功率P＝＝4 400 W，理想变压器输入功率与输出功率相等，故A项正确；理想变压器不改变交变电流的频率，B项错；由变压规律＝可知，降压变压器输入电压为880 V，由P＝UI可知，降压变压器输入电流为I＝5 A，由焦耳定律可知，输电线电阻消耗的功率P＝I2R＝250 W，C项错；当用电器的电阻减小时，输出功率增大，故降压变压器输入功率增大，从而输入电流增大，再由P＝I2R可知，输电线消耗的功率增大，D项错．]

4．(2018·湖北省荆州中学高三全真模拟一)在如图所示的电路中，由于某个电阻发生故障，使电流表A的读数变大，电压表V的读数变大，灯泡L的亮度变暗，关于故障判断的下列说法正确的是(　　)

A．可能是R3短路 B．可能是R2断路

C．可能是R2短路 D．可能是R4短路

D　[由电路元件各物理量动态变化的规律“串反并同”可知，只有当R4短路时(可认为电阻减小)，外电路电阻减小，总电流增大，电流表A的读数变大，R4的电流增大，电压表V的读数变大，灯泡L的亮度变暗．故正确答案为D.故选D.]

5. 如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为(　　)

A．1∶1∶1 B．3∶2∶1

C．6∶2∶1  D．2∶2∶1

B　[灯泡正常发光，可得UA＝UB＝UC＝UD，所以U2＝2U3，由理想变压器的电压关系得＝＝，可得n2＝2n3.灯泡都正常发光，则功率相等，即PA＝PB＝PC＝PD.由P＝I2R得 IA＝IB＝IC＝ID，即I1＝I2＝I3.

由理想变压器的功率关系得U1I1＝U2I2＋U3I3，即n1I1＝n2I2＋n3I3，可得n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3.所以n1∶n2∶n3＝3∶2∶1.]．

6．(2018·湖北省武汉市高三下学期五月理综训练)如图是某温度检测和光电控制加热装置的原理图．R为热敏电阻(温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度．RG为光敏电阻(光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡L的光照．其他电阻均为定值电阻．当R处温度升高后，下列说法正确的是(　　)

A．灯泡L将变暗

B．RG的电压将增大

C．R的功率将增大

D．R的电压变化量与R2的电流变化量的比值不变

D　[A项：当R处温度升高时，RT阻值变小，左边回路中电流增大，小灯泡L的功率增大，灯泡L将变亮，故A错误； B、C项：L的光照强度增大，则RG阻值变小，右侧电路的总电阻变小，总电流变大，E2的内电压增大，则其路端电压变小．总电流增大，则R2两端电压增大，所以右侧电路并联部分电压减小，R的电压减小，则R的功率将减小．R的电流减小，而总电流增大，则通过R3的电流增大，R3的电压将增大，所以RG的电压将减小，故B、C错误；D项：R的电压变化量与R2的电流变化量的比值＝，保持不变，故D正确．]

7．(2018·河北正定中学高三模拟)如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝L1，bc＝ad＝L2，匝数为n，线圈的总电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO′匀速转动，角速度为ω，线圈两端通过电刷E、F与阻值为R的定值电阻连接．从线圈经过中性面开始计时，则  (　　)

A．线圈中感应电动势的最大值为BωL1L2

B．线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式为e＝nBωL1L2 cos ωt

C．经过周期时间通过电阻R的电荷量为

D．此发电机在上述工作状态下的输出功率为

D　[线圈产生的感应电动势的最大值Em＝nBωL1L2，选项A错误；感应电动势随时间变化的表达式e＝Emsin ωt＝nBωL1L2sin ωt，选项B错误；根据法拉第电磁感应定律有E＝n，由闭合电路欧姆定律有I＝，又ΔΦ＝BL1L2，q＝IΔt，联立解得q＝n，选项C错误；线圈中感应电动势的有效值E＝＝，电流的有效值I＝，交流发电机的输出功率即电阻R的热功率P＝I2R＝，选项D正确．]

二、多项选择题

8．(2018·山东省淄博市高三三模)一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则(　　)

A．电动机消耗的总功率为UI

B．电源的效率为1－

C．电源的输出功率为EI

D．电动机消耗的热功率为

AB　[电动机消耗的总功率应该用P＝IU来计算，所以总功率为IU，所以A正确；电动机消耗的热功率应该用P＝I2R来计算，所以热功率P＝I2R，所以D错误．电源的输出功率等于电动机的输入功率，得P出＝UI.故C错误．电源的总功率为IE，内部发热的功率为I2r，所以电源的效率为＝1－，所以B正确．故选AB.]

9．(2018·河南省郑州市高中毕业年级第二次质量预测)如图所示的电路中电表均为理想电表，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动至某一位置，与移动前相比，下列说法正确的是(　　)

A．电流表读数变小，电压表读数变大   

B．小灯泡L变亮

C．电源的输出功率一定变大   

D．电容器C所带的电荷量减少

BD　[由图可知，电容并联在滑动变阻器两端；当滑片右移时，滑动变阻器接入电阻减小；则总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，故电流表示数增大，灯泡亮度变亮，因内压增大，故电压表示数减小，故A错误，B正确；由P＝EI可知，电源的总功率变大；当外阻和内阻相等时输出功率最大，因为不知道外阻和内阻的关系，所以不能判断电源输出功率的变化，故C错误；因电容器并联在滑动变阻器两端；总电流变大，灯泡及内阻分压增大，则滑动变阻器分压减小，故电容器C两端的电压减小，所以C上的电量减小，故D正确．所以BD正确，AC错误．]

10．(2018·山东省淄博一中高三三模)电源的两个重要参数分别是电动势E和内电阻r.对一个电路有两种特殊情况：当外电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值．现有一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源，这两种连接方式构成的等效电源分别如图甲和乙中虚线框所示．设新的等效电源的电动势为E′，内电阻为r′.试根据以上信息，判断下列说法中正确的是(　　)

A．甲图中的E′＝E，r′＝R＋r

B．甲图中的E′＝E，r′＝R＋r

C．乙图中的E′＝E，r′＝

D．乙图中的E′＝E，r′＝

BD　[电源的电动势等于外电路断路时的路端电压，则对甲图可知E′＝E，r′＝r＋R，选项A错误B正确；图乙中，E′＝；r′＝，故选项C错误，D正确；故选BD.]

11．(2018·河北冀州5月模拟)如图所示，理想变压器输入端接在电动势随时间变化、内阻为r的交流电源上，输出端接理想电流表及阻值为R的负载．如果要求负载上消耗的电功率最大，则下列说法正确的是 (　　)

A．该交流电源电动势的瞬时值表达式为e＝Emsin(100 πt)

B．变压器原、副线圈匝数的比值为

C．电流表的读数为

D．负载上消耗的热功率为  

BC　[由e­t图象可知交流电的周期T＝4×10－2s，则ω＝＝50 π rad/s，所以e＝Emsin(50πt)，则A项错误．对于理想变压器，在电源输出最大功率时，电流I1＝，此时，变压器输入功率恰好等于电源内阻消耗的功率，又输出功率等于输入功率，则Ir＝IR，得出＝，又＝，得出＝，I2＝，则B、C项正确．负载上消耗的热功率为P＝IR＝，则D项错误．]

12．如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R＝6  Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示．下列说法正确的是(　　)

A．电源的电动势E＝ V，内阻r＝4 Ω

B．图乙中Rx＝25 Ω

C．定值电阻R消耗的最大功率为0.96 W

 D．调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1 W

BC　[当RP＝R＋r＝10 Ω时，滑动变阻器消耗功率最大，R＝6 Ω.可得内阻r＝4 Ω，最大功率P＝＝0.4 W，解得E＝4 V，A错误；滑动变阻器的阻值为4 Ω时消耗的功率与其阻值为Rx时消耗的功率相等，有4Rx＝(R＋r)2，解得Rx＝25 Ω，B正确；当回路中电流最大时，定值电阻R消耗的功率最大，故最大功率为()2R＝0.96 W，C正确；当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻R的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器Rp的阻值为0时，电源输出功率最大，最大功率为()2R＝0.96 W，D错误．]

13．如图所示为某兴趣小组设计的一种发电装置，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向；矩形线圈abcd(d点未在图中标出)的匝数为N，其边长ab＝cd＝l，bc＝ad＝2l；线圈的总电阻为r，外接电阻为R；线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc边和ad边同时进、出磁场．在磁场中，bc边和cd边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直．则(　　)

A．bc边和ad边在磁场中运动时，线圈的感应电动势的大小为NBl2ω

B．bc边和ad边在磁场中运动时，bc边所受安培力的大小为

C．通过R的电流有效值为

D．通过R的电流有效值为.

BD　[bc、ad边的运动速度v＝ω，电动势Em＝2·NB·2l·v＝2NBl2ω，A错误；根据欧姆定律得，电流Im＝，bc边所受安培力为F＝N·B·Im·2l＝，故B项正确；因为两磁场的圆心角为π，故一个周期内，通电时间t＝T，由有效值定义知：I(R＋r)T＝I2(R＋r)T，解得I＝故选项D正确．]