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1、 高考专题训练 直流电路与交流电路的分析与计算 时间:40分钟 分值:100分 1.2021?山东省名校联考欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律.有一个长方体金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且abc.电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻阻值最小的是 解析 根据电阻定律,电阻阻值最小的应该是截面积最大,长度最短,选项A正确. 答案 A 2.2021?河南省商丘市二模图甲、图乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一局部.以下说法错误的选项是 A.图甲、图乙均表示交流电 B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100t V C
2、.图乙所示电压的有效值为20 V D.图乙所示电压的有效值为10 V 解析 根据交变电流定义,图甲、图乙均表示交流电,图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin100t V,选项A、B正确.由有效值定义,解得图乙所示电压的有效值为10 V,选项D正确,C错误. 答案 C 3.2021?上海市六校联考热敏电阻是传感电路中常用的电子元件,其电阻R随温度t变化的图线如图甲所示.如图乙所示电路中,热敏电阻Rt与其他电阻构成的闭合电路中,当Rt所在处温度升高时,两电表读数的变化情况是 A.A变大,V变大B.A变大,V变小 C.A变小,V变大D.A变小,V变小 解析 当Rt所在处温度升高时,热敏电阻Rt阻
3、值减小,电流表读数减小,电源输出电流增大,电压表读数减小,选项D正确. 答案 D 4. 2021?上海市七校调研联考如下图的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,L为小灯泡其灯丝电阻可以视为不变,R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增强而减小.闭合开关S后,将照射光强度增强,那么 解析 闭合开关S后,将照射光强度增强,光敏电阻R3的阻值减小,灯泡L将变亮,R2两端的电压将减小,R1两端的电压将增大,电路的路端电压将减小,选项A正确. 答案 A 5. 多项选择题2021?江西省九校联考某同学设计了一个测定列车加速度的仪器,如下图.AB是一段四分之一圆弧形的电阻,O点为其
4、圆心,且在B点正上方,圆弧半径为r.O点下用一电阻不计的金属线悬挂着一个金属球,球的下部恰好与AB良好接触且无摩擦.A、B之间接有内阻不计、电动势为9 V的电池,电路中接有理想电流表A,O、B间接有一个理想电压表V.整个装置在一竖直平面内,且装置所在平面与列车前进的方向平行.以下说法中正确的有 B.当列车的加速度增大时,电流表A的读数增大,电压表V的读数也增大 C.假设电压表显示3 V,那么列车的加速度为g D.如果根据电压表示数与列车加速度的一一对应关系将电压表改制成一个加速度表,那么加速度表的刻度是不均匀的 解析 从图中看到列车的加速度向右,但是不一定是向右加速运动,可能是向左减速运动,选
5、项A错误.当列车的加速度增大时,图中增大,电流表A的读数不变,电压表V的读数增大,选项B错误.假设电压表显示3 V,=30,由tan=a/g可得列车的加速度为a=g,选项C正确.如果根据电压表示数与列车加速度的一一对应关系将电压表改制成一个加速度表,那么加速度表的刻度是不均匀的,选项D正确. 答案 CD 6.2021?吉林市二模如下图,导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置、电阻不计、半径相等的金属圆环上,圆环通过电刷分别与两导线c、d相接,c、d两导线的端点分别接在匝数比n1?n2=10?1的变压器原线圈两端,变压器副线圈接一滑动变阻器R0,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,导体棒a
6、b长为L电阻不计,绕与ab平行的水平轴也是两圆环的中心轴OO以角速度匀速转动.如果变阻器的阻值为R时,通过电流表的电流为I,那么 A.变阻器上消耗的功率为P=10I2R B.变压器原线圈两端的电压U1=10IR C.取ab在环的最低端时t=0,那么棒ab中感应电流的表达式是i=Isint D.ab沿环转动过程中受到的最大安培力F=BIL以角速度匀速转动,产生正弦交变电流,取ab在环的最低端时t=0,那么棒ab中感应电流的表达式是i=Isint+/2,选项C错误.ab沿环转动过程中在最低点即图示位置受到的安培力最大,最大安培力F=BIL,选项D正确. 答案 D 7. 2021?东北四市联考如下图
7、,理想变压器原、副线圈的匝数比为10?1,原线圈输入交变电压u=100sin5010-6 F,并联在电阻R两端,电阻阻值R=10 .关于电路分析,以下说法中正确的选项是 A.电流表的示数是1 A10-5 C C.电阻R消耗的电功率为10 W D.电容器的耐压值至少是10 V 解析 根据理想变压器的规律可知副线圈两端的电压为10 V,流经电阻R中的电流为1 A,电容器C允许交流电通过,所以电流表示数大于1 A,应选项A、B错误;电阻R消耗的电功率为10 W,应选项C正确;电容器的耐压值应对应交流电压的最大值10 V,所以选项D错误. 答案 C 8.2021?河南省郑州市二模以下图为某款电吹风的电
8、路图.a、b、c、d为四个固定触点.可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点.触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态.n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数.该电吹风的各项参数如下表所示.以下说法正确的选项是 热风时输入功率460 W冷风时输入功率60 W小风扇额定电压60 V正常工作时小风扇输出功率52 W A.吹冷风时触片P与触点b、c接触 B.可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60 C.变压器两线圈的匝数比n1:n2=13:15 D.假设把电热丝截去一小段后再接入电路,电吹风吹热风时的功率将变小,吹冷风时的功率不变 解析 触片P与触点b、c接触,小风扇转
9、动,电热丝不通电,所以吹冷风,选项A正确.正常工作时小风扇内阻消耗功率P内=60 W-52 W=8 W,小风扇输入电流I=P/U=1:A,由P内=I2R解得小风扇的内阻为R=8 ,选项B错误.变压器两线圈的匝数比n1:n2=60:220=3:11,选项C错误.假设把电热丝截去一小段后再接入电路,电吹风吹热风时的功率将变大,吹冷风时的功率不变,选项D错误. 答案 A匀速转动时,额定电压为U、电阻为R的小灯泡在电路中恰能正常发光,那么发电机产生的感应电动势的有效值是 C.UD.1+U 解析 根据题述线圈处于磁铁和圆柱形铁芯之间的径向磁场中,当线圈以角速度匀速转动时,产生的交变电流为矩形波,发电机产
10、生的感应电动势的有效值是NBS,选项A正确,B错误.由闭合电路欧姆定律,E=U+=U,选项C错误,D正确. 答案 AD 10.2021?湖北省黄冈市质检如下图,电路中理想变压器原、副线圈接入电路的匝数可通过单刀双掷开关改变,A为交流电流表.在变压器原线圈a、b两端加上一峰值不变的正弦交变电压.以下分析正确的选项是 A.只将S1从1拨向2时,电流表示数变小 B.只将S2从3拨向4时,电流表示数变大 C.只将R的滑片上移,R2的电功率变大 D.只将R的滑片上移,R2的电功率减小 解析 只将S1从1拨向2时,输出电压升高,输出功率增大,电流表示数变大,选项A错误.只将S2从3拨向4时,输出电压降低,
11、输出功率减小,电流表示数变小,选项B错误.只将R的滑片上移,R2中电流减小,R2的电功率变小,选项C错误,D正确. 答案 D 11.用单位长度电阻为r0=0.05 /m的导线绕制一个n=100匝、边长a=0.20 m的正方形线圈,线圈两端与阻值R=16 的电阻连接构成闭合回路,如图甲所示.线圈处在均匀磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度B的大小随时间变化的关系如图乙所示.求: 10-2 s时间内,通过电阻R的电荷量; 21 min内电流通过电阻R所产生的热量; 3线圈中所产生的感应电流的有效值.10-2 s时间内磁通量的变化量为,所以在0t1时间内通过R的电荷量 q=1.010-2 C.
12、 2在一个周期内,电流通过电阻R产生热量 Q1=IR=0.16 J 在1 min内电阻R产生的热量为Q=Q1=320 J. 3设感应电流的有效值为I,那么一个周期内电流产生的热量IRt1=I2RT 解得I= = A或0.577 A.10-2 C 2320 J 3 A 12.如下图,图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故,参考这条曲线答复以下问题不计电流表内阻,线路提供电压不变: 1假设把三个这样的电灯串联后,接到电压恒定为12 V的电路上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻; 2如图乙所示,将两个这样的电灯并联后
13、再与10 的定值电阻R0串联,接在电压恒定为8 V的电路上,求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率. 解析 1由于三个电灯完全相同,所以每个电灯两端的电压为:UL= V=4 V 结合图象可得当UL=4 V时,IL=0.4 A 故每个电灯的电阻为:R= =10 2设此时电灯两端的电压为U,流过每个电灯的电流为I,由闭合电路欧姆定律得E=U+2IR0 代入数据得U=8-20I 在图甲上画出此直线如下图. 可得到该直线与曲线的交点2 V,0.3 A,即流过电灯的电流为0.3 A,那么流过电流表的电流为 IA=2I=0.6 A 每个灯的功率为P=UI=20.3 W=0.6 W 答案 10.4 A 1
14、0 20.6 A 0.6 W 13. 如下图的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长l=80 cm,两板间的距离d=40 cm.电源电动势E=40 V,内电阻r=1 ,电阻R=15 ,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4 m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点.假设小球带电荷量q=110-2 C,质量为m=210-2 kg,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均是理想电表.假设小球恰好从A板右边缘射出g取10 m/s2.求: 1滑动变阻器接入电路的阻值为多少? 2此时电流表、电压表的示数分别为多少? 3此时电源的输出功率是多少? 解析 1设小球在板间飞行时间为t, t= s=0.2 s 根据d=at2得飞行加速度 a= m/s2=20 m/s2 对小球根据牛顿第二定律得q-mg=ma,解得 UAB= V=24 V 所以滑动变阻器两端电压U滑=UAB=24 V 设通过滑动变阻器的电流为I,由欧姆定律得, I= A=1 A 滑动变阻器接入电阻的阻值R滑=24 2此时电流表的示数为1 A, 电压表的示数为 U=E-Ir=40-11 V=39 V. 3电源的输出功率P出=IU=39 W. 答案 124 21 A 39 V 339 W