2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-4-10(2)

A．S断开时，原线圈中电流表的读数为2 A B．S断开时，原线圈的输入功率为2202 W C．副线圈中输出交变电流的周期为50 s

D．S闭合时，灯泡D正常发光，原线圈中电流表读数不会超过1.5 A

解析：由电压的瞬时值表达式可知其有效值为220 V，根据理想变压器的规律可知，副U2

线圈输出电压的有效值为110 V，由欧姆定律可知通过电阻的电流I2＝＝2 A，由理想变

R压器的规律可知，原线圈的输入电流为1 A，故电流表示数为1 A，A项错误；原线圈的输入功率P1＝U1I1＝220 W，B项错误；变压器不改变交变电流的周期，由瞬时值表达式可知，交变电流的周期为0.02 s，C项错误；通过灯泡的电流的有效值最大为1 A，故通过副线圈的最大电流为3 A，由理想变压器的规律可知，原线圈输入电流的有效值最大为1.5 A，故D项正确．

答案：D

6.(多选)如图所示，一个“U”形线框处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，OO′为磁场的边界．现使线框以角速度ω绕轴OO′匀速转动，线框通过金属转轴和电刷与阻值为R的外电阻相连．已知线框各边的长均为L，总电阻为r，不计转轴与电刷的电阻．则( )

A．图示时刻线框产生的感应电动势为BωL2 B．线框产生的感应电动势的最大值为BωL2 BωL2R

C．电路中电阻R两端电压的有效值为

R＋rBωL2

D．电路中电流的有效值为

2?R＋r?

解析：由法拉第电磁感应定律知，题图所示时刻，磁通量最大，感应电动势为零，A项错误；由交变电流电动势的最大值表达式Em＝NBSω可知B项正确；根据闭合电路欧姆定律可知，C项中表达式为R两端电压的最大值，C项错误；由题图可知，线框转动一圈的过E2

程中，只有半个周期为正弦式交变电流，另半个周期电流为零，由有效值的定义得T＝

R＋r?

Em2

?2TEm

·，解得E＝，由闭合电路欧姆定律可知，D项正确．

2R＋r2

答案：BD

627. 如图所示，匝数为100匝的矩形线圈abcd位于磁感应强度B＝ T的水平匀强磁

25π

6

场中，线圈面积S＝0.5 m2，内阻不计．线圈绕垂直于磁场的轴以角速度ω＝10π rad/s 匀速转动．线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12 V 12 W”的灯泡，灯泡正常发光．下列说法中正确的是( )

A．通过灯泡的交变电流的频率是50 Hz B．变压器原、副线圈匝数之比为10∶1 C．矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 V

D．若将灯泡更换为“12 V 24 W”且保证其正常发光，需要增大矩形线圈的转速 解析：由ω＝2πf可得通过灯泡的交变电流的频率是5 Hz，选项A错误；矩形线圈在水平匀强磁场中转动产生感应电动势最大值为Em＝NBSω＝100×

62×0.5×10π V＝1202 25π

V，变压器输入电压为120 V，由变压器变压公式可知，变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，选项B正确，C错误；因副线圈电压仍为12 V，故将灯泡更换为“12 V 24 W”能保证其正常发光，不需要增大矩形线圈的转速，选项D错误．

答案：B

8.在如图所示电路中，电源电动势为E，内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，C为电容器．在可变电阻R3由较小逐渐变大的过程中( )

A．电容器放电

B．流过R2的电流方向是由a到b C．电容器的带电荷量在逐渐增大 D．电源内部消耗的功率变大

解析：当可变电阻R3逐渐变大时，总电阻增大，干路电流减小，则电容器上电压U＝E－I(R1＋r)将增大，电容器的带电荷量增大，即电容器充电，A错误，C正确；因为电容器上极板带正电，所以充电电流方向为b→R2→a，故B错误；电源内部消耗的功率为Pr＝I2r变小，D错误．

答案：C

9．(2014年高考浙江卷)如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则( )

7

I1U1A．用户端的电压为

I2B．输电线上的电压降为U

2

C．理想变压器的输入功率为I1r

D．输电线路上损失的电功率为I1U

I1U1解析：由理想变压器输入、输出功率相等可知P1＝P2，即U1I1＝U2I2，U2＝，A正

I2

2

确. 输电线上的电压降为ΔU＝U－U1，B错．理想变压器的输入功率P＝U1I1＝UI1－I1r，C

错．输电线路上损失的电功率为ΔP＝I2r＝I1U－I1U1，D错． 1·

答案：A

10．传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车轮相连，另一端连接条形永久磁铁，自行车车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示．已知波形图中正负尖峰电压分别为Um、－Um.两个相邻正负尖峰的时间差为Δt，发电机线圈匝数为n.以下判断正确的是( )

A．驱动轴转动的角速度ω＝B．线圈电压的有效值U＝2π

Δt

2·Um 2

Um n

Um

2

C．穿过线圈磁通量变化率的最大值km＝

D．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U＝解析：因为波形图中两个相邻正负尖峰之间的时间差为Δt，所以交变电流周期T＝2Δt，2ππ2

角速度ω＝＝，A错误；由于波形不是正弦(或余弦)式，因此，有效值U＝·U是错

TΔt2m误的，B选项不正确；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量变化率k成正比，最大电压对应最大磁通量变化率，即Um＝nkm，因此磁通量变化率的最大值km＝

Um，C正确；n

ΔΦ

相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U＝n，因为线圈转过一个完整的周期，ΔΦ

2Δt

8

＝0，所以电压平均值等于零，D错误．

答案：C

11.(多选)(2014年唐山模拟)如图所示，电源电动势E＝3 V，小灯泡L标有“2 V 0.4 W”字样，开关S接1，当变阻器调到R＝4 Ω 时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作．则( )

A．电源内阻为1 Ω B．电动机的内阻为4 Ω C．电动机的正常工作电压为1 V D．电源效率约为93.3%

U

解析：由小灯泡的额定功率P＝UI可知，I＝0.2 A，由欧姆定律得RL＝，可知小灯泡IE

正常发光时电阻RL＝10 Ω，由闭合电路欧姆定律可知，I＝，解得r＝1 Ω，A正确；

R＋RL＋r接2时小灯泡正常发光，说明电路中电流仍为0.2 A，故电动机两端电压U′＝E－IRL－Ir＝0.8 V，电动机为非纯电阻用电器，故电动机内阻不等于4 Ω，B、C错误；由P＝I2r，ηP总－P电源＝×100%代入数据可得电源效率约为93.3%，D正确．

P总

答案：AD

n110

12.一理想变压器原副线圈匝数比为＝，其中原线圈有一中心抽头，用一单刀双掷

n21开关控制原线圈的匝数，将该变压器接入电路，如图所示，电路中的电表均为理想交流电表．在原线圈两端加u1＝2202sin 100πt(V)的交流电．则( )

A．开关接m时，电压表的示数为22 V B．开关接m，将滑片P下移则电压表示数变大 C．开关由m扳到n，A1的示数变大，A2的示数变小 D．开关由m扳到n，变压器的输入功率变大

解析：当单刀双掷开关与m连接时，变压器匝数之比为10∶1，原线圈两端电压有效值为220 V，所以副线圈电压有效值为22 V，即电压表示数为22 V，A正确；滑动变阻器滑

9

片向下移动的过程中，滑动变阻器电阻减小，而变压器原线圈电压、匝数比未变，故副线圈电压不变，即电压表示数不变，B错误；当单刀双掷开关由m扳向n时，匝数之比为5∶1，输出电压增大，电压表和电流表A2的示数均变大，故电流表A1的示数变大，输入功率变大 ，则C错误，D正确．

答案：AD

13.如图所示电路中，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＝102sin 10πt(V)，则( )

A．该电动势的有效值为102 V B．该发电机转子的转速是10 r/s C．电路中理想交流电压表的示数为9 V D．外接电阻R所消耗的电功率为10 W

解析：由e＝102sin 10πt(V)知电动势的有效值E有＝

Em102＝ V＝10 V，故A错误；22

产生交流电的线圈的角速度ω＝10π rad/s，转速n＝5 r/s，故B错误．电路中的电流有效值E有

I有＝＝1.0 A，电阻R两端的电压U＝I有R＝9 V，故C正确；电阻R消耗的电功率P＝

r＋RI2R＝9.0 W，故D错误． 有·

答案：C

14．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为9∶55，电压表为理想电表，图中热水器和抽油烟机均正常工作，热水器的额定功率为抽油烟机的2倍．如果副线圈电压按图乙所示正弦规律变化，下列说法正确的是( )

A．电压表的示数为36 V

B．原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin 50πt(V) C．热水器的发热功率是抽油烟机发热功率的2倍

D．变压器原线圈的输入功率和副线圈的输出功率之比为55∶9

U1n1U19

解析：由＝得＝，U1＝36 V，A正确；由题图乙可知，副线圈电压的峰值为

U2n222055

10

Um＝2202 V，ω＝

2π

＝100π rad/s，故副线圈两端电压的瞬时值表达式为u2＝2202sin T

100πt(V)，则原线圈的输入电压的瞬时值表达式为u1＝362sin 100πt(V)，B错误；热水器的发热功率等于其额定功率，而抽油烟机的额定功率等于少量热功率与大部分输出机械功率之和，因此它的热功率小于其本身的额定功率，C错；理想变压器的输入功率等于输出功率，D错．

答案：A

11

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