2021年高三物理选择题强化训练专题九 直流电路与交流电路

2021年高考物理二轮复习试卷：直流与交流电路
考点一交流电的产生及描述
1.[考查交流电的峰值、有效值]
小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图1所示。

矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()
图1
A．峰值是e0B．峰值是2e0
C．有效值是
2
2Ne0D．有效值是2Ne0
2．[考查交变电流及其图像]
(多选)如图2甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则()
图2
A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 v
3．[考查描述交变电流的物理量]
图3甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示。

发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则()
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复习备考建议1．直流电路的考查一般以实验题为主，单独考查的角度主要是动态电路分析和含容电路分析，或与电磁感应相结合．交变电流考查重点是理想变压器及相关知识，难度适中．2．产生感应电流的条件、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律的基本应用，往往以选择题形式结合图象、电路、历史中的著名实验、现代科技中的应用等创设新情景，总体难度不大．计算题一般考查电磁感应定律的应用，与力学问题结合时一般是匀速或静止时的平衡问题，较简单．电磁感应与动量知识的结合可能是新的考查点，应引起重视．第8课时 直流电路与交流电路 考点直流电路分析 1．电容器的特点(1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路．(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器两端的电压为与之并联的电阻两端的电压．2．1个定律、2个关系(1)闭合电路欧姆定律：I ＝E R ＋r. (2)路端电压与电流的关系：U ＝E －Ir .(3)路端电压与负载的关系：U ＝IR ＝R R ＋r E ＝11＋r RE ，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小． 3．动态分析3法方法1：程序法R 局――→增大减小R 总――→增大减小I 总＝E R 总＋r ――→减小增大U 内＝I 总r ――→减小增大U 外＝E －U 内――→增大减小确定U 支、I 支．方法2：结论法——“串反并同”“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)．“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)．方法3：极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零，再去讨论．例1 (2019·宁夏银川市六盘山上学期期末)在如图1所示的电路中，E 为电源，电源内阻为r ，L 为小灯泡(灯丝电阻可视为不变)，电压表为理想电压表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片向上移动，则( )图1A ．电压表的示数变大B ．小灯泡L 消耗的功率变小C ．通过R 2的电流变小D ．电源内阻的电压变大答案 B解析 滑动变阻器的滑片向上移动，则接入电路的阻值增大，电路中的总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流减小，故R 1两端的电压减小，电压表的示数变小，故A 错误；由并联电路的电流规律可知，流过灯泡L 的电流一定减小，故由P ＝I 2R 可知，小灯泡L 消耗的功率变小，故B 正确；因电路中电流减小，故电源内阻的电压减小，路端电压增大，同时R 1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过R 2的电流增大，故C 、D 错误． 变式训练1．(2019·重庆市一诊 )利用如图2所示电路可测量待测电阻R x 的阻值．定值电阻R 1、R 2阻值已知，闭合电键S ，调节电阻箱接入电路阻值为R 3时，电流表示数为零，则R x 阻值等于( )图2A ．R 2 B.R 1R 2R 3C.R 1R 3R 2D.R 3R 2R 1答案 D 解析 根据串并联电路特点及欧姆定律可知：I 1(R 1＋R 2)＝I 2(R x ＋R 3)，由于电流表示数为零，则说明G 两端的电势相等，则一定有：I 1R 1＝I 2R 3；两式联立可得：R x ＝R 3R 2R 1，故选D. 例2 (2019·辽宁沈阳市质量检测(一))某同学将一闭合电路电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在了同一坐标系中，如图3中的a 、b 、c 所示，则下列判断正确的是( )图3A ．直线a 表示电源内部的发热功率随电流I 变化的图线B ．曲线b 表示电源的总功率随电流I 变化的图线C ．曲线c 表示电源的输出功率随电流I 变化的图线D ．电源的电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝2 Ω答案 C解析 由电源消耗总功率和电源内部消耗功率表达式P E ＝EI ，P r ＝I 2r 可知，a 是直线，表示的是电源消耗的总功率P E ，b 是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率P r ，c 表示外电阻的功率即为电源的输出功率P R ＝EI －I 2r ，所以A 、B 错误，C 正确；由题图可知，当短路时电流为2 A ，总功率P E ＝EI ＝6 W ，则可知电动势为：E ＝3 V ，则r ＝E I ＝32Ω＝1.5 Ω，故D 错误．变式训练2．(2019·福建厦门市模拟)如图4所示，电源电动势为E ，内阻为r ，电路中的R 2、R 3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R 0为定值电阻，R 1为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)．当电键S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，下列说法中正确的是( )图4A ．只逐渐增大R 1的光照强度，电阻R 0消耗的电功率变大，电阻R 3中有向上的电流B ．只调节电阻R 3的滑动端P 2向上端移动，电源消耗的功率变大，电阻R 3中有向上的电流C ．只调节电阻R 2的滑动端P 1向下端移动，电压表示数变大，带电微粒向下运动D ．若断开电键S ，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动答案 A解析 只逐渐增大R 1的光照强度，R 1的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，电阻R 0消耗的电功率变大，R 2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器充电，电容器所带电荷量变大，所以R 3中有向上的电流，故A 正确；电路稳定时，电容器相当于断路，只调节R 3的滑动端P 2向上端移动时，对电路没有影响，故B 错误；只调节R 2的滑动端P 1向下端移动时，与电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，电场力变大，带电微粒向上运动，故C 错误；若断开电键S ，电容器放电，电容器所带电荷量变小，电容器两端电压变小，两极板间电场变小，带电微粒所受电场力减小，合力向下，则带电微粒向下运动，故D 错误． 考点交变电流的产生及描述1．交变电流的产生 线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动． 2．线圈通过中性面时的特点(1)穿过线圈的磁通量最大；(2)线圈中的感应电动势为零；(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．3．交变电流“四值”的应用(1)最大值：E m ＝nBSω，分析电容器的耐压值；(2)瞬时值：E ＝E m sin ωt (从中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况；(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流；(4)平均值：E ＝n ΔФΔt，计算通过电路横截面的电荷量． 例3 (多选)(2019·安徽皖江名校联盟摸底大联考)图5所示为交流发电机发电的简易原理图，n 匝矩形线圈的面积为S ，整个装置处在磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场中，已知线圈的总电阻为r ，通过电刷与定值电阻R 相连接，与定值电阻并联一理想的交流电压表，现矩形线圈绕中心轴线OO ′以恒定的角速度ω匀速转动．t ＝0时刻线圈处在中性面．下列说法正确的是( )图5A ．t ＝0时刻流过定值电阻的电流方向向左B ．线圈中产生感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nBSωsin ωt (V)C ．线圈转动的过程中，电压表的读数为nBSωR R ＋rD ．从t ＝0时刻起，线圈转过60°角时流过定值电阻的瞬时电流为3nBSω2(R ＋r )答案 BD解析 t ＝0时刻线圈与磁场方向垂直，即线圈的速度与磁场方向平行，因此t ＝0时感应电动势为零，感应电流为零，A 错误；从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势E m ＝nBSω，所以感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nBSωsin ωt (V)，B 正确；线圈转动的过程中，最大感应电动势E m ＝nBSω，则产生的感应电动势的有效值为E ＝ 22nBSω，因此电压表的示数为U ＝2R 2(R ＋r )nBSω，C 错误；线圈从t ＝0开始转过60°角时，瞬间电流为i ＝e R ＋r ＝nBSωsin π3R ＋r ＝3nBSω2(R ＋r )，D 正确． 变式训练3．(2019·贵州贵阳市一模)如图6甲为某品牌电热毯的简易电路，电热丝的电阻为R ＝484 Ω，现将其接在u ＝2202sin 100πt (V)的正弦交流电源上，电热毯被加热到一定温度后，温控装置P 使输入电压变为图乙所示的波形，从而进入保温状态，若电热丝的电阻保持不变，则保温状态下，理想交流电压表V 的读数和电热毯消耗的电功率最接近下列哪一组数据( )图6A ．220 V 、100 WB ．156 V 、50 WC ．110 V 、25 WD ．311 V 、200 W答案 B解析 由题图象可知温控装置P 输入的交变电流的周期T ＝2×10－2 s ；可分为0～T 2和T 2～T 两段，根据有效值的定义可得⎝⎛⎭⎫U m 22R ×T2＋0＝U 2R ×T ，解得U ＝U m 2≈156 V ，电热毯在保温状态下消耗的电功率为P ＝U 2R＝50 W ，故B 正确． 4.(多选)(2019·山东德州市上学期期末)如图7所示，匀强磁场的磁感应强度大小为 1 T ，单匝正方形导线框的边长为 1 m ，总电阻为 1 Ω ，开始时处于位置Ⅰ，现用外力使导线框绕ab 边匀速转过 180° 至位置Ⅱ，转动的角速度为 π rad/s ，则在此过程中以下说法正确的是( )图7A ．通过导线横截面的电荷量为零B ．通过导线横截面的电荷量为 2 CC ．外力做功为π22J D ．外力做功为π24J 答案 BC解析 通过导线横截面的电荷量q ＝ΔΦR ＝2BL 2R ＝2×1×121C ＝2 C ，选项A 错误，B 正确；E m ＝BωS ＝1×π×12 V ＝π V ，则外力做功W ＝E 2R t ＝⎝⎛⎭⎫π221×ππ J ＝π22 J ，选项C 正确，D 错误． 5．(多选)(2019·广西桂林等六市第一次联合调研)如图8甲所示，标有“220 V 40 W ”的灯泡和标有“20 μF 360 V ”的电容器并联到交流电源上，V 为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关S.下列判断正确的是( )图8A ．电容器会被击穿B ．交流电源的输出电压的有效值为220 VC ．t ＝T 2时刻，V 的示数为零D ．t ＝T 2时刻，通过灯泡的电流为零 答案 BD解析 由题图可知交流电压的最大值为220 2 V ≈311 V ，小于电容器的击穿电压，故电容器不会被击穿，故A 错误；由题图乙可知，交流电压的有效值为22022V ＝220 V ，故B 正确；交流电压表的示数为有效值，则t ＝T 2时刻，电压表的示数为220 V ，故C 错误；t ＝T 2时刻，灯泡两端电压的瞬时值为0，通过灯泡的电流的瞬时值为0，故D 正确．考点变压器与远距离输电1．理想变压器的基本关系式(1)功率关系：P 入＝P 出．(2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2. (3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2＝n 2n 1. 2．动态分析的两种情况(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．3．四点说明(1)变压器不能改变直流电压．(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率．(3)理想变压器本身不消耗能量．(4)理想变压器基本关系中的U 1、U 2、I 1、I 2均为有效值．4．输电线路功率损失的计算方法(1)P 损＝P －P ′，P 为输送的功率，P ′为用户所得功率．(2)P 损＝I 线2R 线，I 线为输电线路上的电流，R 线为输电线路的总电阻．(3)P 损＝(ΔU )2R 线，ΔU 为在输电线路上损失的电压，R 线为线路总电阻． (4)P 损＝ΔU ·I 线，ΔU 为在输电线路上损失的电压，I 线为输电线路上的电流．例4 (2019·安徽A10联盟开年考)如图9甲所示，电阻不计的矩形导体线圈固定在水平桌面上，线圈的匝数n ＝100，所围成矩形的面积S ＝0.4 2 m 2，垂直于线圈平面的匀强磁场磁感应强度随时间按如图乙所示的正弦规律变化．在线圈的右边接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数比为n 1︰n 2＝2︰1，灯泡L 标有“36 V 18 W ”字样，电流表和电压表均为理想交流电表．调节滑动变阻器R 的滑片，当电流表示数为0.8 A 时，灯泡L 刚好正常发光，则( )图9A ．电压表的示数等于40 2 VB ．定值电阻R 0的阻值为5 ΩC ．在0～1.57×10－2 s 的时间内，通过小灯泡L 的电荷量为7.85×10－3 CD ．当滑动变阻器R 的滑片向下滑动时，电流表的示数变大，电压表的示数变小答案 B解析 矩形导体线圈中产生的感应电动势的最大值为E m ＝nB m S2πT ，解得E m ＝80 2 V ，电压表的示数为U ＝n 2E m 2n 1，解得U ＝40 V ，选项A 错误；定值电阻R 0两端的电压U 0＝U －U L ＝4 V ，定值电阻R 0的阻值为R 0＝U 0I＝5 Ω，选项B 正确；在0～1.57×10－2 s 的时间内，通过小灯泡的电流有向上和向下的过程，所以通过小灯泡L 的总的电荷量为零，选项C 错误；当滑动变阻器R 的滑片向下滑动时，电流表的示数变大，电压表的示数不变，选项D 错误． 变式训练6.(多选)(2019·山东日照市3月模拟)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机通过理想变压器向用电器供电，电路如图10所示．副线圈的匝数可以通过滑动触头Q 来调节，副线圈两端连接定值电阻R 0、灯泡L 和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑片，原线圈上连接一只理想交流电流表A ，闭合开关S ，电流表的示数为I ，则( )图10A ．仅增大发电机线圈的转速，I 增大B ．仅将P 向上滑动，I 增大C ．仅将Q 向上滑动，I 增大D ．仅将开关S 断开，I 增大答案 AC解析 仅增大发电机线圈的转速n ，则角速度ω＝2πn 增大，则最大感应电动势E m ＝NBSω增大，则电动势的有效值增大，由于原、副线圈匝数不变，故副线圈两端电压增大，则副线圈电流增大，根据I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈电流I 增大，故选项A 正确；仅将P 向上滑动，则副线圈总电阻增大，则副线圈电流减小，根据I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈电流I 减小，故选项B 错误；仅将Q 向上滑动，则副线圈的匝数增大，由于原线圈两端电压不变，则根据U 1U 2＝n 1n 2可知，副线圈两端电压增大，则副线圈电流增大，根据I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈电流I 增大，故选项C 正确；仅将开关S 断开，则副线圈总电阻增大，由于原、副线圈电压均不变，则副线圈电流减小，根据I 1I 2＝n 2n 1可知原线圈电流I 减小，故选项D 错误． 7.(2019·湖北恩施州2月教学质量检测)在如图11所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1︰2，三个定值电阻的阻值相同，电压表为理想交流电表．现在a 、b 端输入正弦式交变电流，电键S 断开时，电压表的示数为U 1，电键S 闭合后，电压表的示数为U 2，则U 1U 2的值为( )图11A.23B.32C.35D.53答案 D解析 设ab 端输入的电压有效值为U ，当电键S 断开时，原线圈两端的电压为U 12，副线圈中的电流为U 12R ；原线圈中的电流为U 1R ，则U ＝U 12＋U 1＝3U 12；当电键S 闭合时，原线圈两端的电压为U 22，副线圈中的电流为U 2R ，原线圈中的电流为2U 2R ，则U ＝U 22＋2U 2＝5U 22；解得U 1U 2＝53，故选D. 例5 (多选)(2019·广东深圳市4月第二次调研)中国特高压远距离输电技术已成为国际标准，使“煤从空中走、电送全中国”成为现实．如图12为远距离输电示意图，发电厂输出电压U 1＝104 V ，输出功率P 1＝109 W ，两个理想变压器的匝数比分别为n 1∶n 2＝1∶100、n 3∶n 4＝100∶1，输电线总电阻r ＝50 Ω.则( )图12A ．U 4＝U 1B ．I 4＝I 1C ．通过电阻r 的电流I 2＝2×104 AD ．电阻r 损耗的电功率为5×107 W答案 BD解析 I 1＝P 1U 1＝1×105 A ，根据I 1I 2＝n 2n 1可得，I 2＝n 1n 2I 1＝1100×105 A ＝103 A ，则通过电阻r 的电流为103 A ，故C 错误；电阻r 两端的电压为U r ＝I 2r ＝103 A ×50 Ω＝5×104 V ，则U 3＝U 2－U r ＝106 V －5×104 V ＝9.5×105 V ，U 4＝n 4n 3U 3＝1100×9.5×105 V ＝9.5×103 V ，则U 4≠U 1，故A 错误；由于I 2＝I 3，I 4＝n 3n 4I 3＝1001×103 A ＝105 A ，则I 4＝I 1，故B 正确；电阻r 损耗的功率P r ＝I 22r ＝(103)2×50 W ＝5×107 W ，故D 正确．变式训练8．(多选)(2019·广东清远市期末质量检测)如图13所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U 1一定，通过理想升压变压器T 1和理想降压变压器T 2向远处用户供电，输电线的总电阻为R .T 1的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2，输入电压和输入功率分别为U 1和P 1，输出电压和输出功率分别为U 2和P 2；T 2的原、副线圈匝数分别为n 3、n 4，输入电压和输入功率分别为U 3和P 3，输出电压和输出功率分别为U 4和P 4.下列说法正确的是( )图13A ．当用户的用电器增加时，U 2、U 3、U 4均变小B ．输电线的总电阻R 两端的电压等于(U 2＋U 3)，且随用户的用电器增加而增加C ．输电线上损失的功率为P 32R U 32，且随用户的用电器增加而增加 D ．要减小线路的损耗，应增大n 2n 1，同时增大n 3n 4答案 CD解析 交流发电机的输出电压U 1一定，根据U 1U 2＝n 1n 2，知U 2不变，故A 错误；输电线的总电阻R 两端的电压等于(U 2－U 3)，随用户的用电器增加，由于输电线上的电流会增大，则输电线R 上的电压增加，选项B 错误；输电线上的电流I ＝P 3U 3，则输电线上损失的功率为P 损＝I 2R ＝P 32R U 32，且随用户的用电器增加，输电线上的电流会增大，则输电线R 上损失的功率增加，选项C 正确；输送功率一定时，根据P ＝UI 和P 损＝I 2R 知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U 1一定，根据U 1U 2＝n 1n 2知，所以应增大n 2n 1；U 3＝U 2－IR ，U 2增大，I 2减小，所以U 3增大，用户电压不变，根据U 3U 4＝n 3n 4知，应增大n 3n 4，故D 正确． 专题突破练级保分练1．(2019·河北“五个一名校联盟”第一次诊断)图1所示为一交流电电流随时间变化的图象，此交流电电流的有效值为( )图1A ．7 AB ．5 AC ．3.5 2 AD ．3.5 A答案 B解析 根据有效值的定义有：(42)2R ×0.01×2＋(32)2 R ×0.01×2＝I 2R ×0.04，解得I ＝5 A ，故选B.2．(2019·浙江诸暨市期末)图2所示为一个小型电热水器，浸入水中的加热元件电阻器R L ＝1.0 Ω，在外部并联的电阻R S ＝2.0 Ω，电源为恒流电源，在正常工作时，电源始终给电路提供I ＝3.0 A 的恒定电流．则下列说法正确的是( )图2A ．R L 两端的电压为3.0 VB ．流过R L 的电流为1.0 AC ．R S 上消耗的电功率为2.0 WD．如果减小R S的电阻，则R L的电功率增大答案 C3.(多选)(2019·浙江温州市联考)如图3，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为理想电压表和理想电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()图3A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大C．V的读数变小，A的读数变大D．相同时间内电源内阻消耗的电能比断开前少答案BD解析S断开，相当于电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，V的读数变大，R1两端电压减小，故R3两端电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，电流表示数增大，故B正确，A、C错误；电路中总电流减小，根据P＝I2r可知，内阻消耗的功率减小，则相同时间内电源内阻消耗的电能比断开前少，故D正确．4.(2019·江苏南通市通州区、海门市、启东市联考)如图4所示，R1是光敏电阻(光照增强，电阻减小)，C是电容器，R2是定值电阻．当R1受到的光照强度减弱时()图4A．电阻R2上的电流增大B．光敏电阻R1两端的电压减小C．电源两端电压减小D．电容器C的带电荷量减小答案 D解析当R1受到的光照强度减弱时，R1的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得，总电流I减小，即流过R2的电流减小，R2两端电压U2减小，路端电压U＝E－Ir，E、r不变，则U增大，所以光敏电阻R1两端的电压U1增大，故A、B、C错误；由于电容器与R2并联，所以电容器两端电压减小，由公式Q＝CU2可知，电容器的带电荷量减小，故D 正确．5.(2019·福建厦门市上学期期末质检)电风扇的挡位变换器电路如图5所示，把它视为一个可调压的理想变压器，总匝数为2 400的原线圈输入电压u ＝2202sin 100πt (V)，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为240、600、1 200、2 400.电动机M 的内阻r ＝8 Ω，额定电压为U ＝220 V ，额定功率P ＝110 W ．下列判断正确的是( )图5A ．该交流电源的频率为100 HzB ．当选择挡位3后，电动机两端电压的最大值为110 VC ．当挡位由3变为2后，原线圈的电流变大D ．当选择挡位4后，电动机的输出功率为108 W答案 D解析 根据原线圈输入电压的瞬时值表达式知：ω＝100π，交流电源的频率f ＝ω2π＝50 Hz ，故A 错误；当选择挡位3后，副线圈的匝数为1 200，根据电压与匝数成正比得：220 V U 2 ＝2 4001 200，解得：U 2＝110 V ，所以电动机两端电压的最大值为110 2 V ，故B 错误；当挡位由3变为2后，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压减小，输出功率变小，输入功率变小，根据P 1＝U 1I 1知原线圈电流变小，故C 错误；当选择挡位4后，副线圈匝数为2 400，根据变压规律得到副线圈两端的电压为220 V ，电动机正常工作，流过电动机的电流I ＝P U ＝110220A ＝0.5 A ，电动机的发热功率P 热＝I 2r ＝0.52×8 W ＝2 W ，电动机的输出功率P 出＝(110－2 ) W ＝108 W ，故D 正确．6.(2019·湖南娄底市下学期质量检测)如图6所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U 的交变电流，副线圈接有电阻R 1和光敏电阻R 2(阻值随光照增强而减小)，开关S 开始时处于闭合状态，下列说法正确的是( )图6A ．电流表的示数随时间不断改变B ．当光照变弱时，变压器的输入功率变大C ．当开关S 由闭合到断开时，交流电流表的示数变大D．当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增大答案 D解析光强一定，则R2一定，电流表的示数为其有效值，保持不变，选项A错误；当光照变弱时，光敏电阻的阻值变大，输出功率减小，输入功率也变小，故B错误；当开关S由闭合到断开时，副线圈两端的电压不变，光敏电阻R2阻值不变，则流过光敏电阻的电流不变，故C错误；当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减少，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压增大，电阻R1两端的电压增大，电阻R1消耗的功率增大，故D正确．7.(2019·贵州安顺市上学期质量监测)如图7所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为N的矩形线圈abcd，线圈面积为S，ab边与磁场垂直，ab边始终与金属滑环K相连，cd边始终与金属滑环L相连．现使矩形线圈以恒定角速度ω，从图示位置绕过ad、bc中点的轴匀速转动．下列说法中正确的是()图7A．将交流电流表串联到电路中，其示数随时间按余弦规律变化B．线圈转动的角速度越大，通过电阻R的电流越小C．线圈平面与磁场平行时，瞬时感应电动势最大E m＝NBSωD．线圈平面每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为零答案 C解析交流电流表测量的是交变电流的有效值，不随时间变化，故A错误；根据e＝NBSωcos ωt 可知，线圈转动的角速度越大，产生的感应电动势越大，通过电阻R的电流越大，选项B错误．题图所示位置，线圈平面与磁场平行，线圈切割磁感线最快(垂直切割)，感应电动势最大，最大值为E m＝NBSω，故C正确；线圈从中性面位置每转过半圈，穿过线圈平面的磁通量变化量为2BS，选项D错误．8．(2019·河南驻马店市上学期期终)两个电路元件L1和L2的伏安特性曲线如图8甲所示．现把二者串联起来接在直流电源上，电源内阻为1 Ω，如图乙所示．闭合开关S后，电路中理想电流表A的读数为0.2 A，则电源的电动势和元件L2此时的电功率分别是()图8A ．3 V ,0.8 WB ．3.2 V ,0.8 WC ．3 V ,0.4 WD ．3.2 V,0.4 W答案 D解析 电路元件L 1和L 2串联，故I L1＝I L2＝0.2 A ，由题图图象可知：此时U L1＝1 V ，U L2＝2 V ；电源电动势U ＝Ir ＋U L1＋U L2＝0.2×1 V ＋1 V ＋2 V ＝3.2 V ；元件L 2的电功率P L2＝U L2I L2＝2 V ×0.2 A ＝0.4 W ．故选D.9．(2019·河南开封市第一次模拟)利用如图9装置给小灯泡供电，下列说法正确的是( )图9A ．图示位置穿过线框的磁通量的变化率最大B ．在图示位置线框电流改变方向C ．用变压器是为了提高输出功率D ．若灯泡亮度偏暗，可通过增加原线圈匝数来提高灯泡亮度答案 B解析 由题图可知，此时线圈和磁场垂直，线框的磁通量最大，感应电动势为0，线框电流改变方向，故B 正确，A 错误；变压器只是改变电压和电流，不改变功率和频率，故C 错误；根据n 1n 2＝U 1U 2，要使输出电压变大，可通过减少原线圈匝数，所以若灯泡亮度偏暗，可通过减少原线圈匝数来提高灯泡亮度，故D 错误．级争分练10.(多选)(2019·福建龙岩市期末质量检查)某同学在研究微型直流电动机的性能时，采用如图10所示的实验电路．闭合开关，并调节滑动变阻器R 的阻值，使电动机不转动，此时电流表和电压表的示数分别为I 1和U 1.重新调节R 的阻值，使电动机正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为I 2和U 2.则( )图10A ．这台电动机的线圈电阻为U 1I 1B ．这台电动机正常运转时线圈的发热功率为U 1I 1C ．这台电动机正常运转时的输出功率为U 2I 2－I 22U 1I 1D ．这个电源的内阻为U 2－U 1I 1－I 2答案 AC 解析 电动机不转动时满足欧姆定律，电动机的线圈电阻r 0＝U 1I 1，故A 对；电动机正常转动时的发热功率为P 1＝I 22r 0＝U 1I 22I 1，故B 错；这台电动机正常运转时输入功率为P 2＝U 2I 2 ，所以输出功率为P 3＝P 2－P 1＝U 2I 2－I 22r 0＝U 2I 2－I 22U 1I 1，故C 对；若滑动变阻器的阻值R 恒定不变，则根据闭合电路欧姆定律可知：E ＝U 1＋I 1(r ＋R )，E ＝U 2＋I 2(r ＋R )，解得：(r ＋R )＝U 2－U 1I 1－I 2 ，由于滑动变阻器的阻值变化，且不知道具体是多少，所以电源内阻不等于U 2－U 1I 1－I 2，故D 错．11．(2019·山东日照市上学期期末)在匀强磁场中，一个100匝的矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，线圈外接定值电阻和理想交流电流表(如图11甲所示)．穿过该线圈的磁通量按正弦规律变化(如图乙所示)．已知线圈的总电阻为2 Ω，定值电阻R ＝8 Ω(取π2＝10)．下列说法正确的是( )图11A ．电动势的瞬时值表达式e ＝42πsin πt (V)B ．电流表的示数最小为0C ．一个周期内产生的热量为32 JD ．0.5～1.5 s 的时间内，通过线圈横截面的电荷量为0答案 C解析 感应电动势的最大值为E m ＝NBSω＝NΦm ω＝N Фm ·2πT＝NΦm π＝100×42×10－2π V ＝42π V ，线圈电动势的瞬时值表达式为e ＝42πcos πt (V) ，故A 错误；交流电流表的示数为交变电流的有效值，I ＝E m 2(R ＋r )＝42π2(8＋2)A ＝0.4π A ．一个周期内产生的热量为Q ＝I 2(R ＋r )T ＝(0.4π)2×(2＋8)×2 J ＝32 J ，故B 错误，C 正确；0.5～1.5 s 的时间内，通过线圈横截面的电荷量为q ＝N ΔΦr ＋R＝100×82×10－210 C ＝45 2 C ，故D 错误．。

专题限时练（九）直流电路与交流电路（时间：40分钟，满分：80分）一、选择题（木题共8小题，每小题6分•在每小题给出的四个选项中，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.全部选对的得6 分，选对但不全的得3分，有错选的得0分）1.（2015・江苏高考）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110V.已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为（）A.200B. 400C. 1 600D. 3 2002.科技实验小组在清理实验器材时发现在一个精密电阻R上标有“45 Q 5W”字样，于是他将电阻/?、标有“3V 0.6 W ”字样的小灯泡L和电源等器材组成了如图9・14所示实验电路.已知电表均为理想电表，则下列推断正确的是（）图9-14A.调整滑动变阻器，当电流表示数小于* A时，电阻7?的阻值小于45 QB.无论滑动变阻器的滑动触头P向右还是向左移动，电阻7?消耗的电功率始终保持5 W不变C.调整滑动变阻器，使电压表示数为12V,小灯泡恰能正常工作D.若换不同功率的小灯泡与精密电阻7?串联，则小灯泡的功率不能超过5W3.（2015-福建高考）图9-15为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器, 升压变压器T的原、副线圈匝数分别为血、阻,在T的原线圈两端接入一电压M =t/m sin 的交流电源，若输送电功率为F,输电线的总电阻为2厂，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（）4. （2015-北京高考）如图9・16所示，其中电流表A 的量程为0.6 A,表盘均 匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A ；川的阻值等于电流表内阻的老7?2 的阻值等于电流表内阻的2倍.若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（）如图9-17所示，竖直放置的一对平行金屈板的左极上用绝缘线悬挂了一 个带正电的小球，将平行金属板按图所示的电路图连接，绝缘线与左极板的夹角 为〃，当滑动变阻器7?的滑片在Q 位置时，电流表的读数为厶，夹角为也；当滑 片在b 位置时，电流的读数为/2，夹角为〃2，则（ 0'A-fefA. 将接线柱1、2接入电路时,B. 将接线柱1、2接入电路时,C. 将接线柱1、3接入电路时,D. 将接线柱1、3接入电路时, 毎一小格表小0.04 A每一小格表不0.02 A每一*小格表示0.06 A每一小格表不0.01 A5. T图 9-16A. I\<h C・〃 ]=&2，厶=图9-17B・ 0|>&2, I\>h D. 〃]V&2，I\=h6. 一个理想变压器，开始时开关S 接1,此时原、副线圈的匝数比为9： 1. 一个理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，此时滑动变阻器接入电路 的阻值为10 Q,如图9・18甲所示.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电.则下 列判断正确的是（）A. 电压表的示数为4 VB. 滑动变阻器消耗的功率为0.8 WC ・若将开关S 由1拨到2处，同时滑动变阻器滑片向下滑动，电流表示数 将变大 D.若将二极管用导线短接，电流表示数加倍7. 某同学用手摇发电机和理想变压器给一个标有“12 V 6 W”字样的灯 泡供电，手摇发电机的线圈电阻是1 Q,电路如图9・19所示.当线圈以某一角 速度血匀速转动时，电压表示数为3 V,灯泡正常发光，贝ij （）A.电流表的示数是2 AB ・变压器的原、副线圈的匝数比是1：4C ・若将耐压值为20 V 的电容器和灯泡串联起来再接入电路，电流表示数 为零D.发电机的线圈屮产生的电动势最大值是5 V8. （2015-海南高考）如图9・20, —理想变压器原、副线圈匝数之比为4：1,图 9-18甲 _®~L原线圈与一可变电阻串联后，接入一止弦交流电源；副线圈电路中I古I定电阻的阻值为局，负载电阻的阻值R=llRo, OV是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R=5R°,保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V,贝％）RA.此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB.此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC.原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD.原线圈两端原來的电压有效值约为48 V二、计算题（木题共2小题，共计32分•解答过程要有必要的文字说明和解题步骤）9.（14分）在如图9・21所示的电路屮，两平行正对金属板/、〃水平放置，两板间的距离d=4.0 cm.电源电动势E=400 V,内电阻r=20 Q ,电阻R\ = l 980 Q・闭合开关S,待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从3板上的小孔以初速度v（）=\.O m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达力板.若小球所带电荷量q=l・0Xl（r7c,质量m=2.0X10_4kg,不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10 m/s2.求：fTTP^图9-21（1）/、B两金属板间的电压的大小U；（2）滑动变阻器消耗的电功率P滑；（3）电源的效率10.（18分）如图9-22甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数77=100 I®,电阻尸=1.0 Q,所围成矩形的面积5=0.040 m2,小灯泡的电阻R=9.0 Q,磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化,2 2 31线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=V)其中心为磁感应强度的最大值，卩为磁场变化的周期•忽略灯丝电阻随温度的变化.求：(1)线圈中产生的感应电动势最大值；(2)小灯泡消耗的电功率；(3)在磁感应强度变化的0〜彳的时间内，通过小灯泡的电荷量.图9-22【详解答案】1. B 根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系¥;_小，得力一"；产一U2 5800X110220 ~=400,选项B正确.2・C由精密电阻的标识可知其额定电压为15 V,额定电流为* A（与电阻间存在数量关系），但电阻的阻值与其额定电压和额定电流的值无关（无因果关系），阻值为45 Q不变，A选项错误；标识“5 W”为电阻的额定功率，工作功率与电阻两端电压有关，在额定范围内，电压越高功率越大，B项错误；小灯泡32的电阻值7?L=6=Q=15 Q（数量关系），当电压表示数为12 V时，由分压关系得方=万冇？解得S=3V,故小灯泡恰能正常工作，C选项正确；小灯泡的额定功率与精密电阻的额定功率无关，只要支路电流不超过* A即可，故D选项错误.得#=丛,则5=骨；因为输送电功率为尸,输电线中的电流为【2=召=也护,A 2p2则输电线上损失的电功率为△P=〃（2厂）=%（,故选项C正确.4・C 设电流表A的内阻为7?A，用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1 的电流值时，若将接线柱1、2接入电路，根据并联电路的特点，（/］一厶）&=厶心，解得/1=3Z A=0.06 A,则每一小格表示0.06 A;若将接线柱1、3接入电路，则Q2—IQR\=hRz解得/2=3/A=0.06A,则每一小格表示0.06 A・选项C正确.5.D 在滑动变阻器的滑片由Q位置滑到b位置的过程中，两平行金属板间的电压增大，小球受到的电场力增大，因此夹角0增大，即EV%;另外，电路的总电阻不变，因此总电流不变，即/1=厶，故选项D正确.6.BD 原、副线圈的电压与匝数成正比，原线圈电压的有效值为36 V,所以副线圈两端电压为4 V,由于副线圈接有二极管，它具有单向导电性，根据电3. C 升压变压器T的原线圈两端电压的有效值为U\=¥;由变压关系可(4 V) 2T U1l流的热效应知一下—X-=—XT9解得U=2y]2 V, A错误；滑动变阻器接入U2电路的阻值为10 O,消耗的功率为P=y=0.8 W,故B正确；若将S从1拨到2,原、副线圈匝数比变大，由变压器变压关系知副线圈的电压减小，而7?变大，副线圈电流减小，•变压器输入功率等于输出功率，总功率变小，原线圈电压不变，原线圈电流即电流表示数减小，故C错误；若将二极管用导线短接，电流做功加倍，功率加倍，电流表示数加倍，故D正确.7.AB 灯泡正常发光说明副线圈两端电压为12 V,功率为6W,原、副线圈功率相等，P L=UI,则电流表示数为2A,选项A正确.理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比，选项B正确；副线圈两端电压为12V,最大值为12辺V, 小于电容器的耐压值，电容器不会烧坏，因为电容器通交流，故电路里有电流，原线圈中的电流不为零，选项C错误.理想变压器原线圈和绕轴转动的线圈构成闭合电路，电压表示数3V是外电路电压，发电机线圈产生的电动势的有效值为E=U+IR=5N,电动势最大值为5^2 V,选项D错.8.AD 当负载电阻的阻值减小为7? = 57?o B寸，根据串、并联电路规律，R 两端电压为局两端电压的5倍，因为电压表测量7?两端的电压，所以5o=*X5 V=1 V,故副线圈两端电压为S = 6V,根据公可得此时原线圈两端电压的有效值为3=24 V,所以此时原线圈两端电压的最大值约为24迄V=34 V, A正确，B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈变化前、后电流也不变，则变化后电压t/2=Z7?o+5/7?o=6Z/?o,变化前，UJ =/局+ 11〃?0=12/局，所以UJ=2CA=12 V,根据公式#可得原线圈两端原来C/2 “2的电压有效值约为48 V, D正确，C错误.9・解析：(1)小球从B板上的小孔射入恰好到达/板的过程中，—q U— mgd=0—如曲得U= 200 V.(2)/=斥| R匚,U=IR滑，解得R汾= 2・0X 10‘Q[/2滑动变阻器消耗的电功率P ;^=—=20 W亠…」 P 出 I 2(&+&)(3)电源的效率 尸瓦=p (&+心+厂)=99.5%.答案：(1)200 V (2) 20 W(3) 99.5%10.解析：(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相 同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为r=3.14X10_2s,所以线圈 中感应电动势的最大值为E m =2n ^m5=8.0V. (2) 根据欧姆定律，电路中电流的最大值为An=£j=0.80A,通过小灯泡电 流的有效值为I=I m /y/2=0.4(h/2 A,小灯泡消耗的电功率为P=72A=2.88 W.△ B(3) 在磁感应强度变化的0〜774内，线圈中感应电动势的平均值E=nS~^ 答案：(1)8.0 V(2) 2.88 W(3) 4.0 X10~3C R+r=4.0X10%. E 通过灯泡的平均电流/=命= nSNB(/?+r) Lt通过灯泡的电荷量Q=ILt= nS^B。

2021届高考复习之核心考点系列之物理考点总动员【名师精品】考点09 直流电路与交流电路【命题意图】考查变压器的工作原理、欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电功率等知识，意在考查考生的理解能力和综合分析能力。

【专题定位】高考对本部分内容的要求较高，常在选择题中考查变压器和交流电的描述问题。

本专题考查的重点有以下几个方面：①直流电路的分析；②变压器原理及三个关系；③交流电的产生及描述问题；④远距离输电【考试方向】对理想变压器的动态分析的考查：一是负载不变，通过匝数变化求解原副线圈的各参量；二是匝数不变，负载变化，讨论各量的变化。

【应考策略】动态分析中，首先要掌握不变量，以不变应万变。

【得分要点】1、 电压器的几个常用关系：（1）电压关系：2121n n U U =或者tn U n U ∆∆Φ==2211或者t n U n U n U ∆∆Φ==== 332211（多个副线圈时），即原副线圈两端电压之比等于线圈的匝数之比。

（2）电流关系：根据P 入=P 出可求出，1221n n I I =或者n 1I 1=n 2I 2或者n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3+n 4I 4+n 5I 5+…（有多个副线圈时）。

（3）功率关系：P 入＝P 出，即I 1U 1＝I 2U 2（一个副线圈）或者I 1U 1＝I 2U 2+I 3U 3+I 4U 4+…（多个副线圈）。

（4）各物理量之间的制约关系：输入电压U 1决定输出电压U 2；输出功率P 出决定输入功率P 入；输出电流I 2决定输入电流I 1。

对于动态变化问题，求解思路是：通过某一电阻变化判断整体电阻变化，据闭合电路欧姆定律判断干路电流变化；再抓住“原线圈电压决定副线圈电压、副线圈电路决定原线圈电流、副线圈输出功率决定输入功率”这个结论。

2、解远距离输电问题必备技巧（1）正确画出输电过程示意图，并在图上标出各物理量．（2）抓住变压器变压前、后各量间关系，求出输电线上的电流．（3）计算电路功率问题时常用关系式：R UP R I P 22)(==∆，注意输电线上的功率损失和电压损失．（4）电网送电遵循“用多少送多少”的原则，说明原线圈电流由副线圈电流决定．【2019年高考选题】【2019·天津卷】在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。

直流电路与交流电路一单项选择题1.如图所示电路，电源内阻不可忽略。

开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 ( )A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大【解析】滑动变阻器R0的滑片向下滑动，R0接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，电流表的示数变小，A项正确。

【答案】A2．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝25πT．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1∶2时，副线圈电路中标有“36 V,36 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 AB ．矩形线圈产生电动势的最大值为18 VC ．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 ＝182sin (90πt ) VD ．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 【答案】C【解析】小灯泡正常发光，故变压器的输出电流为：I 2＝36 W 36 V＝1 A ；根据变流比公式：I 1I 2＝n 2n 1，解得：I 1＝2 A ，故A 错误；小灯泡正常发光，故变压器的输出电压为36 V ，根据变压比公式U 1U 2＝n 1n 2，解得：U 1＝18 V ，故矩形线圈产生电动势的有效值为18 V ，矩形线圈产生电动势的最大值为18 2 V ，故B 错误；根据公式E m ＝NBSω，解得：ω＝E mNBS＝1821×25π×1rad/s ＝90π 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 ＝E m sin ωt ＝182sin (90πt ) V ，故C 正确；若矩形线圈转速增大，根据公式E m ＝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．3.如图所示，电源E 对电容器C 充电，当C 两端电压达到80 V 时，闪光灯瞬间导通并发光，C 放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C 充电．这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光．该电路（ ）A. 充电时，通过R 的电流不变B. 若R 增大，则充电时间变长C. 若C 增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D. 若E 减小为85 V ，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 【答案】BCD【解析】本题考查电容器的充放电，意在考查考生的分析能力。

直流电路和交流电路1．(多选)如图1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( )图1A．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2．(多选)如图2，一带电小球垂直于电场线方向射入极板区域后，偏向A极板，为使小球沿射入方向做直线运动，可以采用的方法是( )图2A．将变阻器滑片P适当向右滑动B．将变阻器滑片P适当向左滑动C．适当减小小球所带电荷量D．将极板间距适当增大3．如图3所示电路中，电流表A和电压表V均可视为理想电表．闭合开关S后，将滑动变阻器R1的滑片向右移动，下列说法正确的是( )A．电流表A的示数变大B．电压表V的示数变大C．电容器C所带的电荷量减少D．电源的效率增加4．如图4所示，电源的电动势为30 V，内电阻为1Ω，一个标有“6 V,12 W”的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机串联．开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为( )A．36 W B．44 WC．48 W D．60 W5．图5甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V．图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图象．线圈内阻不计，则( )图5A．此交流发电机的电动势平均值为10V2B．t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝10cos (100πt)V2D．当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上6．(多选)如图6所示为某山区小型水电站的电能输送示意图，发电机输出的电压和输电线路上的电阻恒定，用电器均为纯电阻元件，当用电高峰来临时，下列判断正确的是( )A ．用电器等效电阻R 0变大B ．升压变压器T 1的输出电压变大C ．降压变压器T 2的输出电压变小D ．输电线路总电阻R 上消耗的功率变大7．(多选)如图7所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n 1∶n 2＝10∶1，电阻R ＝10 Ω，两只相同小灯泡L 1、L 2的规格均为“3 V,1.5 W”，S 1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交流电源．当S 1接1、S 2闭合时，L 2正常发光．设小灯泡的电阻值恒定．下列说法正确的是( )图7A ．原线圈所接正弦交流电源的电动势最大值为30 VB ．只断开S 2后，变压器的输出功率为0.75 WC ．将S 1换接到2后，原线圈的输入功率为90 WD ．将S 1换接到2后，R 的电功率为0.9 W8．如图8，电阻R 、电容器C 和电感线圈L 并联后，接入输出电压有效值、频率可调的交流电源．当电路中交流电的频率为f 时，通过R 、C 和L 的电流有效值恰好相等．若将频率降低为f ，分别用I 1、I 2和I 3表示此时通过R 、C 和L 的电流的有效值，则( )12图8A ．I 1＝I 2＝I 3B ．I 1>I 2>I 3C ．I 3>I 1>I 2D ．I 1>I 2＝I 39．(多选)如图9(a)所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝55∶4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2、滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定．原线圈接入的交流电压的变化规律如图(b)所示，则下列说法正确的是( )图9A．交流电压表V的读数为32 VB．灯泡L两端电压的有效值为32 VC．当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数增大D．由图(b)可知交流发电机转子的角速度为100 rad/s10．如图10所示，一理想变压器，左右两边共接有额定电压均为U的6盏完全相同的灯泡(额定功率均为P)，左端接在一电压恒为U0的交流电源两端．此时6盏灯刚好正常发光．下列说法中不正确的是( )图10A．该变压器的原、副线圈匝数比为1∶2B．此时交流电源输出的功率为6PC．U0＝6UD．如果灯L6突然烧断，灯L1和L2将变暗，而其余3盏灯将变得更亮11．如图11甲所示为一交流电源产生的电压随时间变化的关系图象，将该电源接入如图乙所示的理想降压变压器电路的原线圈，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电路中各电表皆为理想电表，电压表V1和V2的示数分别用U1和U2表示；电流表A1和A2的示数分别用I1和I2表示，下列说法正确的是( )图11A．变压器输入电压瞬时值表达式为u＝44cos (100πt)V2B．因为是降压变压器，所以副线圈电路的频率低于原线圈电路的频率C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．若只增大发电机转速，则U1不变、I2变大12．(多选)如图12所示，理想变压器副线圈接有滑动变阻器、理想电流表和额定电压为10 V、内阻为1 Ω的电动机．原线圈接入电压瞬时值表达式为u＝110sin (100πt) V2的交流电，当滑动变阻器接入电路的电阻为22.5 Ω时，电流表示数为2 A，电动机正常工作，则下列说法正确的是( )图12A．原、副线圈匝数比为2∶1B．电动机消耗的电功率为10 WC．电动机的输出功率为16 WD．突然卡住电动机，电动机内阻消耗的功率为100 W参考答案1.答案　BD2.答案　ACD3.答案　D解析　R1的滑片向右移动，接入电路的电阻增大，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律知，干路中的电流减小，路端电压增大，R3两端的电压减小，电压表V的示数变小，B 错误；并联部分的电压增大，电容器C 所带的电荷量增加，C 错误；通过R 2的电流增大，所以通过R 1的电流减小，电流表的示数变小，A 错误；电源的效率：η＝×100%＝UI EI×100%，所以效率增加，D 正确．U E4.答案　A解析　电路中电灯正常发光，所以U L ＝6 V ，则电路中电流为I ＝＝ A ＝2 A ，电动P L U L 126机两端的电压U M ＝E －Ir －U L ＝(30－2×1－6) V ＝22 V ，则电动机输出的机械功率P 出＝P 电－P 热＝U M I －I 2R M ＝(22×2－4×2) W ＝36 W.5.答案　C解析　矩形线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦交流电，外电阻R ＝10 Ω，电压表示数为10 V ，说明＝10 V ，即E m ＝10 V ．根据题图乙知t ＝0时磁通量等于E m 220，可判断t ＝0，电动势最大，所以电动势随时间变化的规律为U ＝E m cos ωt ＝102cos(100πt ) V ，选项C 对．将t ＝0.02 s 代入电动势的表达式，得U ＝10 V ，选项B 错．根2据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab 边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项D 错．电动势平均值为磁通量和时间的比值，而该比值最大为E m ＝10 2V ，所以平均值一定比E m ＝10 V 小，选项A 错．26.答案　CD解析　用电高峰来临时，用电器增多，用电器并联后的总电阻R 0减小，选项A 错误；由于升压变压器的输入电压一定，则输出电压一定，选项B 错误；设输电线的输送电流为I ，降压变压器的变压比为k ，升压变压器的输出电压为U ，则U ＝IR ＋k 2IR 0，当R 0减小时，I 增大，输电线总电阻R 消耗的功率P R ＝I 2R 变大，选项D 正确；降压变压器T 2的输入电压等于U －IR ，可以判断此电压减小，则输出电压也减小，选项C 正确．7.答案　BD解析　当S 1接1、S 2闭合时，L 2正常发光，副线圈的电压为U 2＝3 V ，根据原、副线圈电压比等于匝数比即＝，解得原线圈的电压为U 1＝30 V ，原线圈所接正弦交流电源U 1U 2n 1n 2的电动势最大值为E m ＝30 V ，故A 错误；两只相同小灯泡阻值均为R L ＝＝6 Ω，只2U L2P L断开S 2后，变压器的输出功率为P 2＝＝ W ＝0.75 W ，故B 正确；将S 1换接到2U 222R L 322×6后，R 的电功率为P R ＝＝0.9 W ，原线圈的输入功率为P 入＝P R ＝0.9 W ，故C 错误，D U 22R正确．8.答案　C解析　将频率降低时，通过R 的电流不变，电容器的容抗增大，通过C 的电流减小，则有I 1>I 2，电感线圈的感抗减小，通过L 的电流增大，则有I 3>I 1，故A 、B 、D 错误，C 正确．9.答案　AC解析　由题图(b)可知，原线圈输入电压有效值为440 V ，根据＝，可得副线圈电U 1U 2n 1n 2压有效值为32 V ，交流电压表V 的示数为有效值，即为32 V ，故A 正确；设灯泡L 两端电压的有效值为U ′，灯泡的阻值为r ，交变电流的周期为T ，根据交变电流有效值的定义有322r×＝T ，解得U ′≈22.6 V ，故B 错误；当滑动变阻器的触头P 向下滑动时，滑动变阻器接T 2U ′2r入电路的阻值减小，则由欧姆定律可知，电流表A 2示数增大，因为理想变压器输入功率与输出功率相等，所以电流表A 1示数也增大，故C 正确；根据ω＝＝ rad/s ＝100π 2πT 2π0.02rad/s ，可知，交流发电机转子的角速度为100π rad/s ，故D 错误．10.答案　A解析　由于各盏灯相同且均正常发光，所以流过每盏灯的电流均相同，原线圈中的电流I 1等于灯泡的额定电流I ，而副线圈中的总电流为I 2＝4I ，故n 1∶n 2＝I 2∶I 1＝4∶1，A 错误；由于理想变压器本身不消耗能量，所以交流电源输出功率为6盏灯的总功率6P ，B 正确；设原、副线圈两端的电压分别为U 1、U 2，则U 2＝U ，U 0＝U 1＋2U ，而U 1∶U 2＝n 1∶n 2＝4∶1，代入得U 0＝6U ，C 正确；当灯L 6突然烧断，变压器输出的功率将减小，所以输入功率也将减小，由P 1＝U 1I 1得I 1减小，所以灯L 1和L 2将变暗，同时因L 1和L 2分得的电压减小，变压器输入端的电压U 1将增大，所以变压器输出的电压也将增大，使其余3盏灯变得更亮，D 正确；本题选不正确的，故选A.11.答案　C解析　从题图甲可知ω＝＝ rad/s ＝125π rad/s ，故变压器输入电压瞬2πT 2π1.6×10－2时值表达式为u ＝44cos (125πt ) V ，A 错误；变压器不改变交流电的频率，故原、副线圈2中交流电的频率相等，B 错误；滑片P 向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈中的总电阻减小，由于原、副线圈匝数不变，原线圈输入电压不变，所以副线圈两端的电压不变，即U 2不变，所以副线圈中的电流增大，即I 2增大，根据＝可得I 1变大，C n 1n 2I 2I 1正确；只增大发电机转速，根据U m ＝NBSω＝NBS ·2πn ，可知U m 增大，即U 1增大，根据n 1n 2＝可得副线圈中U 2增大，所以I 2增大，D 错误．U 1U 212.答案　AC解析　输入电压最大值为110 V ，有效值为：U 1＝ V ＝110 V ，R 两端的电211022压：U R ＝I 2R ＝2×22.5 V ＝45 V ，所以副线圈两端的电压：U 2＝U R ＋U M ＝45 V ＋10 V ＝55 V ，可得：＝＝＝，故A 正确；电动机消耗的电功率为：P ＝U M I 2＝10×2 W ＝20 n 1n 2U 1U 21105521W ，故B 错误；电动机消耗的热功率为：P 热＝I r ＝22×1 W ＝4 W ，则输出功率：P 出＝P －P 2热＝(20－4)W ＝16 W ，故C 正确；突然卡住电动机时，可看做纯电阻电路，电动机内阻消耗的功率为：P ′＝2r ≈5.48 W ，故D 错误．(U 2R ＋r )。

高考物理-直流电路与交流电路（含答案）-专题练习一一、选择题1、如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r．闭合电键S后，将滑动变阻器R0滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3，理想电流表A示数变化量的绝对值为△I，则（）A．电流表A示数减小 B．△U1＜△U2C．＞r D．△U2＞（△U1+△U3）2、如图，一个简单的逻辑电路图．R l、R2为定值电阻．下列说法正确的是（）A．S l，S2都断开时灯泡不发光B．S l，S2都闭合时灯泡发光C．S l断开，S2闭合时灯泡发光D．S l闭合，S2断开时灯泡不发光3、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1， R1＝20 Ω，R2＝30Ω，C为电容器。

已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则( )A.交流电的频率为0.02 HzB.原线圈输入电压的最大值为200 VC.电阻R2的电功率约为6.67 WD.通过R3的电流始终为零4、远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（）A．＝ B．I2＝ C．I1U1＝I22R D．I1U1＝I2U25、如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于电阻阻值R0，已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比，其比例系为k，所称重物的重量G与电流大小I的关系为（）A ．B ．C ．D ．6、一个用半导体材料制成的电阻器D ，其电流I 随它两端电压U 变化的伏安特性曲线如图甲所示。

现将它与两个标准电阻R 1、R 2组成如图乙所示的电路，当开关S 接通位置1时，三个用电器消耗的电功率均为P 。

直流电路与交流电路【原卷】1.(2020·枣庄模拟)如图甲所示，一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成。

已知内电路的电源是一个化学电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向“跃升”。

这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示，图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，D点的高度略低于C点。

若减小外电路电阻R，则下列说法正确的是( )甲乙A．C、D两点之间的高度差将变大B．A、D两点之间的高度差和C、B两点之间的高度差之和将变小C．A、B两点之间的高度差不变D．在电子从A点经D、C移动至B点的过程中，非静电力做功将变大2.(2020·北京西城区模拟)在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，灯泡L正常发光。

两电表均为理想电表。

在滑片P向右移动的过程中，下列说法正确的是( )A．电流表的示数变小B．电源的总功率变小C．灯泡L的亮度变大D．电压表的示数变小3.(2020·云南重点中学联考)一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )A．1∶ 2 B．1∶2C．1∶4 D．1∶14.(2019·广西桂林市、贺州市期末联考)一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示。

则关于发电机先后两次的转速之比n a∶n b，交流电b的最大值正确的是( )甲乙A．3∶2，1023V B．3∶2，203VC．2∶3，1023V D．2∶3，203V5. (2020·河北衡水月考)如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因L2的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，下列说法正确的是( )A．电流表、电压表的读数均变小 B．电源内阻消耗的功率变大C．带电液滴将向上运动 D．电源的输出功率变大6. (多选) (2020·长沙长郡中学模拟)如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G＝500 N，电源电动势E＝90 V，电源内阻r＝2 Ω，不计各处摩擦，当电动机以v＝0.6 m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，下列判断正确的是( )A．电动机消耗的总功率为400 W B．电动机线圈的电阻为0.4 ΩC．电源的效率约为88.9% D．电动机的效率为75%7. (2020·江西萍乡模拟)如图所示为汽车的点火装置，此装置的核心是一个变压器，该变压器的原线圈通过开关连接到12 V的蓄电池上，副线圈连接到火花塞的两端，开关由机械控制，当开关由闭合变为断开时，副线圈中产生10 000 V以上的电压，火花塞中产生火花．下列说法中正确的是( )A．变压器的原线圈要用粗导线绕制，而副线圈可以用细导线绕制B．若该点火装置的开关始终闭合，火花塞的两端会持续产生高压C．变压器原线圈输入的12 V电压必须是交流电，否则就不能在副线圈中产生高压D．该点火装置中变压器的副线圈匝数必须小于原线圈的匝数8. (2020·马鞍山市质检)图甲为远距离输电示意图，理想升压变压器原、副线圈匝数比为1∶1000，理想降压变压器原、副线圈匝数比为1 000∶1，输电线的总电阻为1 000 Ω，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为220 V。

【高三】2021高考物理二轮复习练案直流与交流电路问题（附答案）专题四第11讲时限：40分钟一、选择题(本题共16小题，其中1～8题为单选，9～16题为多选)1.（2022年四川师范大学第二次模拟考试），如电路所示，电源电动势为e，内阻为r，电阻R2和R3为固定电阻，R1为滑动变阻器，a和B为电容器的两极板。

当滑动变阻器R1处于特定位置时，板a和B之间的带电油滴是静止的。

那么，以下声明中正确的一条是指导编号86084229（b）a．仅把r1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向下运动b、当只有R1触点向右滑动时，电流表读数降低，油滴向上移动c．仅把两极板a、b间距离减小，油滴向下运动d、只有两个板a和B之间的相对面积减小，油滴向下移动[解析] 仅把r1的触头向右滑动时，r1增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，则电流表读数减小。

由e＝ud分析可知，板间场强增大，油滴所受电场力增大，则油滴向上运动。

故a错误，b正确；仅把两极板a、b间距离d减小，电容器的电压不变，由e＝ud分析可知，板间场强增大，油滴所受电场力增大，则油滴向上运动。

而电路其他部分不变，电流表读数不变。

故c错误；仅把两极板a、b间相对面积减小，u和d不变，则板间场强不变，油滴所受电场力不变，则油滴仍保持静止。

电流表读数不变。

故d错误。

2.（2022年河南济源第二次模拟考试）如图a所示，在均匀磁场中，一个巨大的金属线圈以两种不同的速度绕垂直于磁感应线的轴均匀旋转。

交流电动势随时间变化的ET图像分别显示在图B中的曲线a和B中，以及制导编号86084230（d）。

a．t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零b、曲线A表示的交流电频率为25 Hzc．曲线b表示的交变电动势有效值为15vd、曲线a和B对应的线圈速度比为3？二[解析] 在t＝0时刻，线圈一定处在中性面上，此时磁通量最大，故a错误；曲线a 的交变电流的频率f＝1t＝10.02＝50hz，故b错误；由图可知，a的周期为2×10－2s；b的周期为3×10－2s，则由n＝1t可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3?2，曲线a表示的交变电动势最大值是30v，根据em＝nbsω得曲线b表示的交变电动势最大值是20v，则有效值为u＝202v＝102v；故c错误，d正确。