2020高考物理二轮复习 第一部分 专题四 电路与电磁感应 第一讲 直流电路与交流电路——课前自测诊断卷
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第一讲直流电路与交流电路——课前自测诊断卷考点一直流电路的动态分析1.[如图所示电路中，电流表A和电压表V均可视为理想电表。
现闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动，下列说法正确的是( )A．电流表A的示数变小，电压表V的示数变大B．小灯泡L变亮C．电容器C上电荷量减少D．电源的总功率变大解析：选A 闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流I减小，则小灯泡L变暗，电流表A的示数变小；电压表的示数U＝E－I(R L＋r)，I减小，其他量不变，则U增大，即电压表V的示数变大，故A正确，B错误。
电容器的电压等于变阻器两端的电压，即等于电压表的示数，U增大，由Q＝CU，知电容器C上的电荷量增多，故C错误。
电源的总功率P＝EI，I减小，则电源的总功率变小，故D错误。
2．[考查电路中平行极板间带电粒子的运动问题]如图所示，A、B是两块水平放置的平行金属板，一带电小球垂直于电场线方向射入板间，小球将向A极板偏转。
为了使小球沿射入方向做直线运动，可采用的方法是( )A．将原来带正电的小球改为带负电B．将滑动变阻器滑片P适当向左滑动C．适当增大小球所带电荷量D．将极板间距适当增大解析：选D 一带电小球垂直于电场线方向射入极板区域后，向A极板偏转，则小球所受电场力向上且电场力大于重力，小球原来就带负电，选项A错误；为使小球沿直线运动，应减小小球所受电场力，将滑动变阻器滑片P适当向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中总电阻减小，总电流增大，R两端电压增大，电容器两端电压增大，板间场强增大，电场力增大，选项B错误；适当增大小球所带电荷量，小球所受电场力增大，选项C 错误；将极板间距适当增大，板间场强减小，小球所受电场力减小，可使电场力等于重力，选项D正确。
3．[考查电表示数变化量大小的比较][多选]在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时， 四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I 、U 1、U 2和U 3表示，电表示数的变化量分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示。
下列说法正确的是( ) A.U 2I 变大，⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU 2ΔI 变小 B.U 3I 变大，⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU 3ΔI 不变 C ．ΔI >0，ΔU 1>0，ΔU 2<0，ΔU 3>0D ．ΔI <0，ΔU 1<0，ΔU 2>0，ΔU 3>0解析：选BD 当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，R 2变大，根据欧姆定律U 2I＝R 2，可知U 2I 将变大；由U 2＝E －I (R 1＋r )，可得ΔU 2ΔI ＝R 1＋r ，则ΔU 2ΔI 不变，故A 错误。
由U 3I＝R 2＋R 1，可知U 3I 变大；由U 3＝E －Ir ，可得ΔU 3ΔI ＝r ，则ΔU 3ΔI不变，故B 正确。
R 2变大时，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律，可知I 变小，所以ΔI <0，U 1＝IR 1变小，所以ΔU 1<0；由路端电压U 3＝E －Ir ，知U 3变大，所以ΔU 3>0，因U 3＝U 1＋U 2，U 1减小，则U 2增大，所以ΔU 2＞0，故C 错误，D 正确。
考点二交流电的产生及描述4.[甲、乙图分别表示两种电压的波形，其中甲图所示的电压按正弦规律变化。
下列说法正确的是( )A ．甲图表示交流电，乙图表示直流电B ．甲图电压的有效值为220 V ，乙图电压的有效值小于220 VC ．乙图电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)D ．甲图电压经过匝数比为1∶10的变压器变压后，频率变为原来的10倍解析：选B 由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A 错误；由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，图甲是正弦式交流电，所以有效值U ＝U m2＝220 V ，故乙图电压小于220 V ，则B正确；图乙不是正弦式交流电，所以表达式不是正弦函数，故C 错误；理想变压器变压后，频率不发生变化，故D 错误。
5．[考查交流电的产生及瞬时值、有效值]如图甲所示，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( )A ．两次t ＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B ．曲线a 表示的交变电动势瞬时值为15cos 50πt (V)C ．曲线a 、b 对应的线圈转速之比为3∶2D ．曲线b 表示的交变电动势有效值为10 V解析：选C 在t ＝0时刻，线圈一定处在中性面上，故A 错误；由题图乙可知，a 的周期为4×10－2 s ，ω＝2πT ＝50π rad/s；曲线a 表示的交变电动势瞬时值为15sin 50πt (V)，B 错误；b 的周期为6×10－2 s ，则由n ＝1T可知，转速与周期成反比，故转速之比为3∶2，故C 正确；ωa ∶ωb ＝n 1∶n 2＝3∶2，a 交流电的最大值为15 V ，则根据E m ＝nBSω得曲线b 表示的交变电动势最大值是10 V ，则有效值为U ＝102 V ＝5 2 V ，故D 错误。
6．[考查交流电的四值及应用][多选]如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，边长L ＝10 cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r ＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路中的电阻R ＝4 Ω，π取3.14，则( )A ．线圈转动一周产生的总热量为0.99 JB ．感应电动势的最大值为314 VC ．由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为2.6 VD ．从图示位置开始的16周期内通过R 的电荷量为0.87 C 解析：选AC 感应电动势的最大值为：E m ＝nBSω＝100×0.5×0.12×2π V＝π V，故B 错误；周期为：T ＝2πω＝1 s ，线圈转动一周产生的总热量为：Q ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E m 22·1R ＋r ·T ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫π22×14＋1×1 J＝π210 J≈0.99 J，故A 正确；转过60°的过程中产生的平均感应电动势E ＝n ΔΦΔt＝100×32×0.5×0.1216V＝332V≈2.6 V，故C正确；平均电动势：E＝nΔΦΔt，平均电流：I＝ER＋r，在16周期内通过电阻R的电荷量为：q＝IΔt，即为：q＝nΔΦR＋r＝nBS sin 60°R＋r＝320C≈0.087 C，故D错误。
考点三交流电路的动态分析7.[(2019·江苏高考)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V 时，输出电压( )A．降低2 V B．增加2 VC．降低200 V D．增加200 V解析：选D 理想变压器的电压与匝数关系为U1U2＝n1n2＝U1＋ΔU1U2＋ΔU2，整理可得ΔU1ΔU2＝n1n2，即原副线圈匝数比等于电压变化量之比，当ΔU1＝20 V时，ΔU2＝200 V，选项D正确。
8．[考查由变压器负载变化引起的动态问题](2019·南京、盐城二模)如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝U m sin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，理想交流电压表V1和V2的示数分别为U1和U2，理想交流电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。
下列说法正确的是( )A．U1和U2是电压的瞬时值B．I1、I2之比等于原、副线圈的匝数之比C．滑片P向上滑动过程中，U2变大，I1变大D．滑片P向上滑动过程中，U2不变，I1变小解析：选D U1和U2是电压的有效值，选项A错误；I1、I2之比等于原、副线圈的匝数的倒数之比，选项B错误；因初级电压U1和匝数比一定，则U2不变，滑片P向上滑动过程中，因R变大，则I2减小，则I1变小，选项C错误，D正确。
9．[考查由变压器原线圈匝数变化引起的动态问题][多选](2019·南通一模)如图所示，理想变压器原线圈接电压为220 V的正弦交流电，开关S接1时，原副线圈的匝数比为11∶1，滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是( )A ．变压器输入功率与输出功率之比为1∶1B ．1 min 内滑动变阻器产生的热量为40 JC ．仅将S 从1拨到2，电流表示数减小D ．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小解析：选AC 根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率之比为1∶1，故A 正确；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为U 2＝n 2n 1U 1＝111×220 V ＝20 V ，则1 min 内滑动变阻器产生的热量为Q ＝U 22R t ＝20210×60 J＝2 400 J ，故B 错误；若只将S 从1拨到2，副线圈的电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表示数减小，故C 正确；将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，电流表的读数变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，故D 错误。
10．[考查自耦变压器的动态问题][多选]一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈，通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈。
在a 、b 间输入u ＝2202sin100πt (V)交变电流，滑动触头处于图示M 位置时，灯泡L 能正常发光。
下列说法正确的是( )A ．交流电源的频率变为100 Hz 时，可使灯泡变亮B ．减小电容器C 的电容，可使灯泡变亮C ．将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，电压表示数变小且小于220 VD ．将滑动触头从N 点逆时针旋转到M 点的过程中，电压表示数变大且大于220 V解析：选AC 在a 、b 间输入电压u ＝2202sin 100πt (V)，可知交变电流的频率为50 Hz ，当交流电源的频率变为100 Hz 时，由于电容器对交变电流的阻碍作用减小，可使灯泡变亮，故A 正确；减小电容器C 的电容，则对交变电流的阻碍作用增大，灯泡变暗，故B 错误；自耦变压器的原线圈匝数大于副线圈匝数，根据变压器原理U 1U 2＝n 1n 2，可知输出电压小于220 V ，将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，自耦变压器的副线圈匝数减小，电压表示数变小，故C 正确，D 错误。
