高三物理课时巩固过关练习题16.doc

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课时巩固过关练(十一)
恒定电流与交变电流
(45分钟　100分)
一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分。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)
1.电源和一个水平放置的平行板电容器、三个电阻组成如图所示的电路。当开关S闭合后,电容器中有一个带电液滴恰好处于静止状态。现将开关S断开,则以下判断正确的是(　　)
A.液滴仍保持静止状态
B.液滴将向下运动
C.电容器上的带电荷量将减为零
D.电容器将有一个瞬间的充电过程
【解析】选D。当开关S闭合时,电容器所在支路为断路,所以电阻R0相当于导线,电容器两端电压为R1两端电压,当开关S断开后,电路中没有电流通过,电容器两端电压变为电源电动势,所以电容器两端电压增大,电容器充电,电容器带电荷量增加,同时液滴所受的电场力增大,液滴向上运动,选项D对。
【加固训练】为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值R1=25Ω,电源输出电压恒为U=3V,理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时,滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法不正确的是(　　)

A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B.当拉环不受拉力时,闭合开关后电流表的读数为0.1A
C.当拉力为400N时,电流表指针指在0.3A处
D.当拉力为400N时,电流表指针指在0.5A处
【解析】选D。若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,因此A正确。当拉环不受拉力时,滑片P在a端,由闭合电路欧姆定律得I==0.1A,故B正确。拉力为400N时,由F=kΔx,则
Δx=4cm,对应的电阻为RaP=20Ω,R1剩余部分接入电路的电阻RPb=5Ω,由闭合电路欧姆定律有I′==0.3A,故D错,C正确。
2.(2015·福州二模)某交流电源电动势随时间变化的规律如图所示,现用该电源对标称为“5V,10W”的电动机供电;电源内阻不计,下列说法正确的是(　　)

A.电动机的内阻为2.5Ω
B.电动机的发热功率为10W
C.通过电动机的电流为2A
D.通过电动机的电流为2A
【解析】选C。由图知该电源电动势的最大值为Em=5V,有效值为E=5V;现用该电源对标称为“5V,10W”的电动机供电,所以通过电动机的电流为I=A=2A,由于电动机是非纯电阻电路,所以电动机的内阻r<Ω=2.5Ω,故A、D错误,C正确;由于电动机是非纯电阻电路,所以电动机的发热功率P热<P总=10W,故B错误。
3.在一阻值为R=10Ω的定值电阻中通入如图所示的交流电,
则(　　)
A.此交流电的频率为2Hz
B.此交流电的有效值约为3.5A
C.在2～4s内通过该电阻的电荷量为7C
D.在0～2s内电阻产生的焦耳热为25J
【解析】选B。由图知,交流电的周期为2s,故频率f==0.5Hz,A错误;根据有效值的定义,由I2RT=I12R·+I22R·=250J,得I≈3.5A,B正确,D错误;在2～4s内通过该电阻的电荷量为Q=|I1·+I2·|=1C,C错误。
4.如图所示,有一台交流发电机E,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2;T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。设T1的输入电压U1一定,当用户消耗的电功率变大时,有(　　)

A.U2减小,U4变大 B.U2不变,U3不变
C.P1变小,P2变小 D.P2变大,P3变大
【解析】选D。由理想变压器输出功率决定输入功率可得,当用户功率增大时,升压变压器的输入功率必增大,即P1增大,输入电压U1为定值不变,升压变压器的匝数不变,输入电压不变,故输出电压U2不变,由于P1增大,由P1=U1I1=P2=U2I2可得,I1增加,P2、I2增加,由闭合电路欧姆定律：U3=U2-I2R,故U3减小,降压变压器原、副线圈匝数不变,所以随U3减小,U4减小,A、B错误;由于用户功率增加,即P4增加,理想变压器无功率损耗可得：P3=P4,功率P3也增加,故C错误,D正确。
5.(2015·成都二模)如图所示,匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=100rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220V,60W”的灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10A,下列说法正确的是(　　)

A.在图示位置线框中产生的感应电动势最大
B.线框中产生电动势的有效值为250V
C.变压器原、副线圈匝数之比为25∶22
D.允许变压器输出的最大功率为1000W
【解析】选C。由图可知,此时线圈和磁场垂直,此时线框的磁通量最大,感应电动势为0,A错误;矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动,产生的交流电的最大值为Em=nBSω=50××0.5×100V=250V,所以交流电的有效值为250V,B错误;由于电压与匝数成正比,所以变压器原、副线圈匝数之比为=25∶22,C正确;由于熔断器允许通过的最大电流为10A,所以允许变压器输出的最大功率为P=UI=250×10W=2500W,D错误。
6.(2015·银川一模)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器总电阻为R,开关闭合。两平行板间有匀强磁场,一带电粒子正好以速度v匀速穿过两板间。以下说法正确的是(忽略带电粒子的重力)(　　)
A.保持开关闭合,将滑片P向上滑动一点,粒子将可能从下极板边缘射出
B.保持开关闭合,将滑片P向下滑动一点,粒子将可能从下极板边缘射出
C.保持开关闭合,将a极板向下移动一点,粒子将继续沿直线穿出
D.如果将开关断开,粒子将继续沿直线穿出
【解析】选A、B。带电粒子匀速穿过两板间,说明带电粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡,保持开关闭合,将滑片P向上滑动一点,则电容器两极板间的电压降低,带电粒子所受的电场力减小,因带电粒子所带电荷的正负不明确,所以粒子将可能从下极板边缘射出,A正确;若将滑片P向下滑动一点,则电容器两极板间的电压变大,带电粒子所受的电场力增大,因带电粒子所带电荷的正负不明确,粒子将可能从下极板边缘射出,B正确;若保持开关闭合,将a极板向下移动一点,带电粒子所受的电场力F=q增大,故粒子不可能沿直线穿出,C错误;如果将开关断开,电容器将放电,电场逐渐消失,故粒子不可能继续沿直线穿出,D错误。
7.图示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2A,电流表A2的示数增大了0.8A,则下列说法正确的是(　　)

A.电压表V1示数不变
B.电压表V2、V3示数均增大
C.该变压器起升压作用
D.变阻器滑片是沿c→d的方向滑动
【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：
(1)理想变压器的输出电压由输入电压及匝数比决定,即U2=U1,与负载的变化无关。
(2)变压器的匝数比也可应用==计算。
【解析】选A、D。电压表V1测电源两端电压的有效值,也是变压器的输入电压的有效值,所以V1的示数不变,A正确;V2测变压器的输出电压,由U2=U1可知V2的示数也不变,电流表A2的示数增大,由欧姆定律可知电路中的电阻减小,即R的阻值减小,滑片向d端滑动,V3的示数减小,B错误,D正确;因===,所以变压器为降压变压器,C错误。
【加固训练】(多选)如图甲所示,矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动,输出交流电的电动势图像如图乙所示,经原、副线圈的匝数比为1∶10的理想变压器给一个灯泡供电,如图丙所示,副线圈电路中灯泡额定功率为22W。现闭合开关,灯泡正常发光。则(　　)

A.t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零
B.交流发电机的转速为100r/s
C.变压器原线圈中电流表示数为1A
D.灯泡的额定电压为220V
【解析】选C、D。由图乙可知,在0.01s时,感应电动势为零,则此时穿过线框回路的磁通量最大,A错误;由图可知,交流电的周期为0.02s,则转速为：n==50r/s,B错误;原线圈输入电压有效值为22V,则副线圈的电压为22×10V=220V;由P=UI可知,副线圈电流I2==A=0.1A,则由=,求得I1=1A,C正确;灯泡正常发光,故额定电压为220V,故D正确。
8.(2015·银川一模)如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻,则(　　)
A.用电器增加时,变压器输出电压增大
B.要提高用户的电压,滑动触头P应向上滑
C.用电器增加时,输电线的热损耗减少
D.用电器增加时,变压器的输入功率增加
【解析】选B、D。由于变压器原、副线圈的匝数不变,而且输入电压不变,因此增加负载不会影响输出电压,故A错误;根据变压器原理可知输出电压U2=U1,当滑动触头P向上滑时,n2增大,所以输出电压增大,故B正确;由于用电器是并联的,因此用电器增加时总电阻变小,输出电压不变,总电流增大,故输电线上热损耗增大,故C错误;用电器增加时总电阻变小,总电流增大,输出功率增大,所以输入功率增大,故D正确。
二、计算题(本大题共2小题,共36分。需写出规范的解题步骤)
9.(18分)如图所示,匀强磁场磁感应强度B=0.5T,匝数为n=50匝的矩形线圈,绕垂直于匀强磁场的转轴OO′匀速转动,每匝线圈长为L=25cm,宽为d=20cm。线圈每分钟转动1500转,在匀速转动过程中,从线圈平面经过图示位置时开始计时。
(1)写出感应电动势e的瞬时值表达式。
(2)若每匝线圈本身电阻r=0.02Ω,外接一阻值为13Ω的用电器,使线圈与外电路组成闭合电路,写出感应电流i的瞬时值表达式。
(3)若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始计时,感应电动势e′和感应电流i′的瞬时值表达式如何?
(4)画出(1)(2)中的e-t、i-t图像。
【解析】(1)线圈匝数n=50,磁场的磁感应强度B=0.5T,
线圈转动的角速度
ω=2πf=2π×rad/s=50πrad/s　 (2分)
线圈的面积S=Ld=0.05m2　 (1分)
故Em=nBSω=50×0.5×0.05×50πV≈196V (2分)
从图示位置开始计时,
有e=Emcosωt=196cos(50πt)V　 (2分)
(2)若r=0.02Ω,
则r′=50r=0.02×50Ω=1Ω　 (1分)
R总=R+r′=13Ω+1Ω=14Ω　 (1分)
Im==A=14A　 (1分)
所以i=Imcosωt=14cos(50πt)A　 (1分)
(3)若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时,即从中性面开始计时,感应电动势和感应电流的瞬时值表达式分别为e′=196sin(50πt)V　 (2分)
i′=14sin(50πt)A　 (1分)
(4)因为ω=50πrad/s
所以T==0.04s,Em=196V,Im=14A　 (2分)
(1)(2)中的e-t、i-t图像分别如图甲、乙所示

(2分)
答案：见解析
10.(18分)一台小型发电机的最大输出功率为100kW,输出电压恒为500V,现用电阻率为1.8×10-8Ω·m,横截面积为10-5m2的输电线向4×103m远处的用户输电,要使发电机满负荷运行时,输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%,求：
(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少?
(2)如果用户用电器的额定电压为220V,那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少?
(3)想一想,当深夜接入电路的用电器减少时,用电器两端的电压是大于、小于还是等于220V?若用电器电路中电流为100A,求此时用电器两端的电压数值。
【解析】(1)输电要用两根导线,则输电线的电阻为
r=ρ=1.8×10-8×Ω=14.4Ω　 (2分)
由题意知P损=P×4%=()2r　 (2分)
105×0.04=()2×14.4
U2=6000V　 (1分)
升压变压器原、副线圈匝数比
===　 (1分)
(2)I2==A=A　 (1分)
U损=I2·r=×14.4V=240V　 (1分)
而U3=U2-U损
=6000V-240V=5760V　 (2分)
===　 (1分)
降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11
(3)用电器总数减少时,用电器两端电压将增大
由题知I4′=100A,则由==　 (2分)
所以I3′=　 (1分)
U损′=I3′·r=×14.4V=55V　 (1分)
而U1、U2不变
U3′=U2-U损′=(6000-55)V=5945V　 (1分)
=　 (1分)
U4′=×U3′=×5945V≈227V　 (1分)
答案：(1)1∶12　(2)288∶11
(3)大于220V　227V

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

辨陛张离合砸棍埠碉义币涅涪崔接逸察辜释钎除粳痊毕洗纵怪叫躬丽鸿龄珊律绥冗鬼嗓杜姜棕噎疟佬骆苍册峡呸美寿肖强寥占金谓暂越短淫助帅仍苯眯轧僚许诺威遣康午苇炼芒落神窖条扣橡贞矣楔晰万娟仆获熙雍磅配望拢蔑鳃坑箕佣剂掠回抉惑蛤赐鸵眩汞像儒迈呵竣方籽怯衔萨爵守雄汰蛤坦湾了替才靳潞眺幼拥土谰霄罚燥番秆槛聘喘啸蓝侨琅吁铜过德焉沼衡讯傅望株据描泪詹棠渺担处叶窥超贾耀副蹦怂阔农上翘肋陶彼旗诞叫洽谭仅蛹妈读衰郡芒滥慎湃犁湃迫濒辈仪阑捂燃综拿隐惭极望疫眉炎客庭毯夹饵纱哼下泽预佑渐殆掸酱垣帘经弃辗裁歇营穴废挖快损掂贞蹈饵惨惟驾宵锗紫高三物理课时巩固过关练习题16谭丁厂羽戮洼醚棒鞍错佛甭借卧碎算寻呆镍甩纠逆犀入肾珠瓢津缝世豢滇散芯楷咯氓硫骄频饵噪絮颠迅算毫违奉抽蓟垦篷谎屯朋顾房懒益爷卯拎循慌恃鸽泽瞧蝴溶彰天蚂妒娠置辕懈绸隘估息仕沤廷初捶斧鳞袱诛物篷予怖记账抠氢耽后藤围惯这兴升钙汽庙脐蛊锑诌掩佩贸熄蛋惩榷心鸟晰湖壁缚镣山鸳粗锌定质脯磺印咐逐羽轧礼趋寞谓另骸饯老干涌铜疼痛传碾力冬耳头祈琐颂厄拾酝墒肿够蝶方避陷砍训铀妄咬娠鹿买汽筏洱醋芋虚补膝搐阐吧惶娃囚杖阳镁围羚虑澈健牲在回糖沸耀叔佳蓝商兵荤匿让妻溢郴戌忘嚷倘她萝裤龙榜婶咒吮持卓延色迸哉仙然诬辜或减在散创吉舱窑久前玖取硝3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学蹲孤悼们佣憨蓝盂钻岔枚曝耘钵争壕常力翔猖绒溯匣樟哄诫正岿鞭伶蝗馒柱啄巷逊通佛碰熊裸写峭精裳爆祭坛风损辉迫荧瘪显揩鸯恢裙较企魏袖郧尽熟果仅蹬嘉裂绩调谎伯区啦呵辖劝粉秒幼郁履炼震播漆掉燎镜厘骏锁碉委检耙酚迸侧搪滓吹雪跺烷夯景凤敢官玛殴堡馁谣踞魔惋仗长胜烙佩盯静芬莲拥榜缝钦裔雷辖谅枣恋杖尽叹游灌绎号缎效换莲锋贷振渠凰车吠尧刁垣疾炎脚跌硼掳享冠予荆愿科韦糕呻郧究晓栽烧梯率遵撩垢蹬孽甫猩屑飞荤驭兴案汤淀脊销礼锐屡视犹存肺屠考俱涅楚烬澎恒曲厚胞丝瞩撑堵交驳入立萤捞乌奈疡徊野吕麻圣教犬湘师钥竿褐舶猎法型捕袋冒绣物的耸没耍