（新課標(biāo)）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 第1講 直流電路與交流電路精練（含解析）

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1、直流電路與交流電路 (45分鐘) [刷基礎(chǔ)] 1．(2019·四川成都高三考前摸底)如圖，勻強(qiáng)磁場中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生的交變電動勢瞬時值隨時間變化的規(guī)律為e＝20sin 100πt(V)．下列說法正確的是(　　) A．該線框轉(zhuǎn)動的頻率是100 Hz B．該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20 V C．t＝0.005 s時刻，線框平面與中性面重合 D．t＝0.05 s時刻，穿過線圈的磁通量變化率為0 解析：該線框轉(zhuǎn)動的頻率是f＝＝ Hz＝50 Hz，選項A錯誤；該線框產(chǎn)生的交變電動勢最大值是20 V，選項B錯誤；t＝0.005 s時刻，線框轉(zhuǎn)

2、過的角度為100π×0.005＝，此時平面與中性面垂直，選項C錯誤；t＝0.05 s時刻，電動勢的瞬時值為0，此時穿過線圈的磁通量變化率為0，選項D正確． 答案：D 2. (2018·高考天津卷)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P.若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼模瑒t(　　) A．R消耗的功率變?yōu)镻 B．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閁 C．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?I D．通過R的交變電流頻率不變 解析：交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值Em＝NBSω，且有ω

3、＝2πn，所以當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)速減半后，感應(yīng)電動勢最大值減半，有效值減半，又理想變壓器原、副線圈電壓有效值之比等于原、副線圈匝數(shù)比，故電壓表示數(shù)減為原來的一半，B項正確；由電功率P＝可知，變壓器輸出功率即R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼模珹項錯誤；由P＝UI可知，原線圈中電流減為原來的一半，C項錯誤；交變電流的頻率與發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動角速度成正比，故D項錯誤． 答案：B 3．(多選)(2018·高考江蘇卷)如圖所示，電源E對電容器C充電，當(dāng)C兩端電壓達(dá)到80 V時，閃光燈瞬間導(dǎo)通并發(fā)光，C放電．放電后，閃光燈斷開并熄滅，電源再次對C充電．這樣不斷地充電和放電，閃光燈就周期性地發(fā)光．該電路(　　) A．充

4、電時，通過R的電流不變 B．若R增大，則充電時間變長 C．若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大 D．若E減小為85 V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變 解析：充電時，電容器電荷量增加，兩端電壓增大，根據(jù)歐姆定律可知，R兩端的電壓減小，通過R的電流逐漸減小，A錯誤；R增大，通過的平均電流變小，根據(jù)Q＝It可知充電時間變長，B正確；根據(jù)Q＝CU，若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大，C正確；因為當(dāng)C兩端電壓達(dá)到80 V時，閃光燈瞬間導(dǎo)通并發(fā)光，所以若E減小為85 V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變，D正確． 答案：BCD 4．(2019·山東淄博實驗中學(xué)檢測)有一交流發(fā)電機(jī)

5、模型，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)電機(jī)負(fù)載為白熾小燈泡，若線圈匝數(shù)為100匝，回路總電阻為2 Ω，線圈轉(zhuǎn)動過程中穿過該線圈的磁通量Φ隨時間t的變化規(guī)律為Φ＝0.04sin πt Wb，設(shè)π2＝10，回路中電阻值恒定不變，則(　　) A．t＝0時，回路瞬時電流為零 B．t＝10 s時，回路電流改變方向 C．t＝1.5 s時，回路瞬時電流最大 D．從t＝0到t＝10 s時間內(nèi)，回路產(chǎn)生的焦耳熱為400 J 解析：根據(jù)穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律Φ＝0.04sin πt Wb知，t＝0時，穿過回路的磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，故A錯誤；t＝1

6、0 s時，穿過回路的磁通量為零，感應(yīng)電流最大，回路中的電流方向不改變，故B錯誤；t＝1.5 s時，穿過回路的磁通量最大，磁通量的變化率為零，回路中的瞬時電流最小，故C錯誤；Em＝nBSω＝nΦmω＝4π V，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值E＝＝2π V，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝t＝400 J，故D正確． 答案：D 5．(多選)在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，以下說法正確的是(　　) A．電源內(nèi)阻消耗的功率一定增大 B．電源內(nèi)阻消耗的功率一定減小 C．電源的輸出功率一定減小 D．電源的輸出功率可能減小 解析：閉合開關(guān)后，當(dāng)

7、滑動變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，所在支路的電阻增大，外電路電阻增大，電源輸出電流減小，電源內(nèi)阻消耗的功率Pr＝I2r一定減小，選項A錯誤，B正確；根據(jù)電源輸出功率最大的條件可知，當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時，電源輸出功率最大．當(dāng)滑動變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，電源的輸出功率可能減小，選項D正確，C錯誤． 答案：BD 6．(多選)(2019·山東青島調(diào)研檢測)理想變壓器原線圈a的匝數(shù)n1＝100匝，副線圈b的匝數(shù)n2＝50匝，線圈a通過電阻R1接在u＝50 sin 314 t(V)的交流電源上，“12 V　6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，電阻R2

8、＝24 Ω，電壓表為理想電表．下列說法正確的是(　　) A．交變電流的頻率為100 Hz B．原線圈兩端的電壓為50 V C．電壓表的示數(shù)為24 V D．R1消耗的功率是0.5 W 解析：由交流電源的瞬時值表達(dá)式可知，角速度ω＝100π rad/s，則f＝ Hz＝50 Hz，故A錯誤；燈泡正常發(fā)光，故副線圈中電流為I＝＝ A＝0.5 A，所以電壓表示數(shù)為U2＝U＋I(xiàn)R2＝12 V＋0.5×24 V＝24 V，故C正確；根據(jù)理想變壓器電壓比＝，可得原線圈兩端的電壓為U1＝48 V，故B錯誤；R1兩端的電壓為U1′＝(50－48) V＝2 V，根據(jù)電流之比等于匝數(shù)的反比可得I1＝0.

9、25 A，則R1消耗的功率P′＝U1′I1＝2×0.25 W＝0.5 W，故D正確． 答案：CD 7．(多選)如圖所示，L1、L2、L3為三只完全相同的小燈泡，其中L1接在理想變壓器的原線圈上，L2、L3并聯(lián)在副線圈兩端，三只燈泡均正常發(fā)光．已知輸入端電壓為U，則(　　) A．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2 B．理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1 C．小燈泡額定電壓為 D．小燈泡額定電壓為 解析：設(shè)每只小燈泡的額定電流為I，因并聯(lián)在副線圈兩端的兩只小燈泡均正常發(fā)光，所以副線圈中的總電流為2I，原、副線圈電流之比為1∶2，所以原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶1，則有原、副

10、線圈兩端的電壓之比為2∶1，故B正確，A錯誤；設(shè)小燈泡的額定電壓為U1，則副線圈兩端電壓為U1，所以原線圈兩端電壓為2U1，又因為原線圈與燈泡串聯(lián)，所以U＝2U1＋U1，解得U1＝，故D正確，C錯誤． 答案：BD 8．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶5，原線圈接u1＝110sin 100πt V的交流電，電阻R1＝R2＝25 Ω，D為理想二極管，則(　　) A．通過電阻R1的電流為2 A B．二極管的反向耐壓值應(yīng)大于550 V C．原線圈的輸入功率為200 W D．通過原線圈的電流為 A 解析：由原線圈接u1＝110sin 100πt V的交流電與原、副線圈

11、的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶5，根據(jù)＝可知，副線圈的電壓為U2＝× V＝275 V，通過電阻R1的電流為IR1＝＝11 A，選項A錯誤；變壓器副線圈電壓最大值為U2m＝U2＝550 V，故二極管的反向耐壓值應(yīng)大于550 V，選項B正確；R1消耗的功率為PR1＝U2IR1＝6 050 W，故原線圈消耗的功率大于6 050 W，選項C錯誤；通過電阻R1的電流為IR1＝11 A，則通過原線圈的電流應(yīng)該大于I＝IR1＝55 A，選項D錯誤． 答案：B 9．如圖所示，一個小型水電站，其交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1一定，通過理想升壓變壓器T1和理想降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電

12、壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2.T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)用戶的用電器增多時，U2減小，U4變大 B．當(dāng)用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小 C．輸電線上損失的功率為 ΔP＝ D．要減小線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比，同時應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比 解析：交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1一定，匝數(shù)比不變，根據(jù)＝，知U2不變，故A錯誤；當(dāng)用戶的用電器增多時，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯誤；輸電線上損失的功率ΔP＝，輸電線上損失的電壓

13、U損小于U2，故C錯誤；輸送功率一定時，根據(jù)P＝UI和P損＝I2R知，要減小線路的損耗，應(yīng)增大輸送電壓，又U1一定，根據(jù)＝，可知應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比，U3＝U2－I2R，U2增大，I2減小，所以U3增大，用戶電壓不變，根據(jù)＝知，應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比，故D正確． 答案：D [刷綜合] 10．(2019·福建三明第一中學(xué)理科綜合)圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．下列說法正確的是(　　)

14、 A．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大 B．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20sin 50πt V C．若S1換接到2后，原線圈的輸入功率為1.6 W D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8 W 解析：只斷開S2后，負(fù)載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，副線圈電壓不變，則副線圈的功率變小，即原線圈的輸入功率變小，A錯誤；由圖乙知周期T＝0.02 s，ω＝ rad/s＝100π rad/s，所以輸入電壓u的表達(dá)式應(yīng)為u＝20·sin 100πt V，B錯誤；若S1換接到2后，由＝＝，U1＝ V＝20 V，得電阻R兩端電壓有效值為4 V，R消耗的電功率為P2＝＝ W＝0.8 W，而變壓器兩端的功

15、率相等，則原線圈輸入功率也為0.8 W，C錯誤，D正確． 答案：D 11．(多選)(2019·重慶巴蜀中學(xué)高三理科綜合)如圖所示，I為電流表示數(shù)，U為電壓表示數(shù)，P為定值電阻R2消耗的功率，Q為電容器C所帶的電荷量，W為電源通過電荷量q時電源做的功．當(dāng)變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動過程中，下列圖象能正確反映各物理量關(guān)系的是(　　) 解析：變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動過程中，R1接入電路的電阻減小，電路中電流增大，R2消耗的功率為P＝I2R2，P∝I2，故A正確；電容器C的電壓UC＝E－I(R2＋r)，電荷量Q＝CUC＝C[E－I(R2＋r)]，則＝－C(R2＋r)，保持不變，則Q -

16、I圖象是向下傾斜的直線，故B正確；電壓表示數(shù)U＝E－Ir，U-I圖象應(yīng)是向下傾斜的直線，故C錯誤；電源通過電荷量q時電源做的功W＝qE，E是電源的電動勢，則W-q是過原點(diǎn)的直線，故D錯誤． 答案：AB 12．如圖所示，圖甲中M為一電動機(jī)，當(dāng)滑動變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示．已知電流表讀數(shù)在0.2 A 以下時，電動機(jī)沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動．不考慮電表對電路的影響，以下判斷正確的是(　　) A．電路中電源電動勢為3.4 V B．變阻器的觸頭向右滑動時，V2讀數(shù)逐漸減小 C．此電路中，電動機(jī)的最大輸出功率為0.9 W D．變阻器的最大阻

17、值為30 Ω 解析：由題圖甲知，電壓表V2測量路端電壓，電流增大時，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以最上面的圖線表示V2的讀數(shù)與電流的關(guān)系，此圖線斜率的絕對值大小等于電源的內(nèi)阻，為r＝ Ω＝2 Ω.當(dāng)電流I＝0.1 A時，U＝3.4 V，則電源的電動勢E＝U＋I(xiàn)r＝3.4 V＋0.1×2 V＝3.6 V，故A錯誤；變阻器的觸頭向右滑動時，R接入電路的阻值逐漸變大，總電流逐漸減小，內(nèi)電壓逐漸減小，路端電壓即V2的讀數(shù)逐漸增大，故B錯誤；由題圖乙可知，電動機(jī)的電阻rM＝ Ω＝4 Ω.當(dāng)I＝0.3 A時，U＝3 V，電動機(jī)的輸入功率最大，為P＝UI＝3×0.3 W＝0.9 W，又因電動機(jī)有內(nèi)阻，則最

18、大輸出功率一定小于0.9 W，故C錯誤；當(dāng)I＝0.1 A時，電路中電流最小，變阻器的電阻為最大值，所以R＝－r－rM＝(－2－4)Ω＝30 Ω，故D正確． 答案：D 13．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′(OO′沿水平方向)勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10 Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電壓表，示數(shù)為10 V．圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變化的圖象．則(　　) A．此交流發(fā)電機(jī)的電動勢平均值為10 V B．t＝0.02 s時R兩端的電壓瞬時值為零 C．R兩端的電壓u隨時間t變

19、化的規(guī)律是u＝10·cos 100πt V D．當(dāng)ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向也向上 解析：矩形線圈繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦交流電，外電阻R＝10 Ω，電壓表示數(shù)為10 V，說明＝10 V，即Em＝10 V．根據(jù)題圖乙t＝0時磁通量等于0可判斷t＝0時R兩端的電壓最大，所以R兩端的電壓隨時間變化的規(guī)律為u＝10cos ωt＝10·cos 100πt V，選項C對．將t＝0.02 s代入R兩端的電壓瞬時值的表達(dá)式，得u＝10 V，選項B錯．根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流總是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，所以當(dāng)ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向向下，選項D錯．電動勢平均值為磁通量

20、和時間的比值，而該比值最大為Em＝10 V，所以平均值一定比Em＝10 V小，選項A錯． 答案：C 14．(多選)(2019·四川樹德中學(xué)高三二診)在如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，a、b兩端接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報警系統(tǒng)(報警器未畫出)，圖中電壓表和電流表均為理想電表，D為理想二極管，R0為定值電阻，L為電阻恒定的指示燈，RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小．下列說法中正確的是(　　) A．電壓表的示數(shù)為22 V B．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時，電壓表示數(shù)將變大 C．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時，電流表示數(shù)將變大 D．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時，指示燈L將變暗

21、 解析：設(shè)原線圈兩端電壓為U1，根據(jù)熱效應(yīng)可得T＝×，解得U1＝110 V，則副線圈的電壓U2＝U1＝11 V，故A錯誤；輸入端的電壓不變，匝數(shù)比不變，則電壓表示數(shù)不變，故B錯誤；若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時，RT電阻變小，輸出的總功率變大，則輸入端的電功率變大，電壓不變，則電流表的示數(shù)變大，故C正確；若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時，RT電阻變小，電壓表示數(shù)不變，電流變大，R0兩端電壓變大，則燈泡兩端電壓變小，指示燈變暗，故D正確． 答案：CD 15．(多選)如圖甲所示的遠(yuǎn)距離輸電示意圖中，變壓器均為理想變壓器．升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶100，其輸入電壓如圖乙所示，遠(yuǎn)距離輸電線的總電阻為100 Ω.降

22、壓變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R1為一定值電阻，R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，當(dāng)溫度升高時其阻值變小．電壓表V顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)．未出現(xiàn)火情時，升壓變壓器的輸入功率為750 kW.下列說法正確的是(　　) A．降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為50 Hz B．輸電線中的電流為60 A C．輸電線路損耗功率為90 kW D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，電壓表V的示數(shù)變大 解析：由圖乙知交變電流的周期T＝0.02 s，所以降壓變壓器副線圈輸出的交變電流頻率為f＝50 Hz，選項A正確；由圖乙知升壓變壓器輸入端電壓有效值為250 V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知，副線圈電壓為25 000 V，所以輸電線中的電流為I＝＝30 A，選項B錯誤；輸電線損失的電壓為ΔU＝IR＝30×100 V＝3 000 V，輸電線路損耗功率為ΔP＝ΔUI＝90 kW，選項C正確；當(dāng)出現(xiàn)火情時，傳感器R2阻值減小，升壓變壓器副線圈兩端電壓U2不變，由I2U2＝IR＋I(xiàn)(R1＋R2)，I2n3＝I3n4，得U2＝I2[R＋(R1＋R2)]，因為R2減小，U2不變，則I2增大，輸電線上電壓損失增大，降壓變壓器原、副線圈兩端電壓都減小，且定值電阻的分壓增大，所以電壓表V的示數(shù)變小，選項D錯誤． 答案：AC - 9 -