(新课标)2020高考物理二轮总复习 第一部分 专题突破方略 专题四 电磁感应和电路 1.4.2 直
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1.4.2 直流电路和交流电路专题限时训练一、单项选择题1．如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，其中a 、b 分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况．下面说法不正确的是( )A ．阴影部分的面积表示电源的输出功率B ．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C ．当满足α＝β时，电源的输出功率最大D ．当满足α＞β时，电源的效率小于50% 答案：B2．如图甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交流电压图象，把该交流电压加在图乙中变压器的A 、B 两端．已知理想变压器原线圈Ⅰ和副线圈Ⅱ的匝数之比为5∶1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R ＝1 Ω，其他各处电阻不计，以下说法正确的是( )A ．在t ＝0.1 s 和t ＝0.3 s 时，穿过线圈的磁通量最大B ．线圈转动的角速度为10π rad/sC ．电压表的示数为2.83 VD ．电流表的示数为0.40 A 答案：D解析： 在t ＝0.1 s 和t ＝0.3 s 时，感应电动势最大，所以磁通量变化率最大，而磁通量为零，A 错误；从题图甲中可得T ＝0.4 s ，所以转动角速度为ω＝2πT＝5π rad/s ，B 错误；原线圈两端的有效电压值为U 1＝1022 V ＝10 V ，故根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝2 V ，即电压表示数为2 V ，C 错误；副线圈中的电流为I 2＝2 V 1 Ω ＝2 A ，故根据公式I 1I 2＝n 2n 1可得原线圈中的电流I 1＝0.4 A ，D 正确．3．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，电压表和电流表均为理想电表，二极管为理想二极管，灯泡电阻R ＝55 Ω，原线圈两端加如图乙所示的电压．下列说法正确的是( )A ．电流表的读数为 2 AB ．电压表的读数为110 VC ．灯泡L 的功率为440 WD ．副线圈两端电压为110 2 V 答案：A解析：根据题图乙可得原线圈两端电压的有效值为U 1＝22022 V ＝220 V ，根据公式U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈两端的电压为110 V ，因为二极管为理想二极管，电流的示数为有效值，二极管正向导通时，I 2＝U 2R ＝11055 A ＝2 A ，则有I 2RT ＝I 22R T 2，解得I ＝ 2 A ，故电流表的读数为 2 A ，电压表的示数U 2＝IR ＝55 2 V ，灯泡的功率为P L ＝552× 2 W ＝110 W ，故A 正确，B 、C 、D 错误．4．(2019·江苏调研)在如图所示的电路中，电源电动势为E ，内阻为r ，R 1、R 3为滑动变阻器，R 2为定值电阻，C 为电容器．开始时开关S 1、S 2闭合．下列操作能使电容器所带电荷量增加的是( )A ．断开开关S 1B ．断开开关S 2C ．向左移动滑动变阻器R 1的滑片D ．向左移动滑动变阻器R 3的滑片 答案：B解析：断开开关S 1，回路电流为零，电容器通过R 1、R 2、S 2回路放电，电荷量减小，A 错误．根据电路结构可知，回路电流I ＝E R 2＋R 3＋r ，电容两端电压U ＝IR 2＝ER 2R 2＋R 3＋r，断开开关S 2，电容器直接串联在电路中，回路电流为零，电容器两端电压为电源电动势，电压变大，根据Q ＝CU 可知，电容器带电荷量变大，B 正确；滑动变阻器R 1与电容器串联，稳定时，支路无电流，改变R 1的滑片位置，不会改变电压和电流，电容器带电荷量不变，C 错误；向左移动滑动变阻器R 3的滑片，接入电路电阻变大，I ＝E R 2＋R 3＋r ，回路电流变小，U ＝IR 2＝ER 2R 2＋R 3＋r，电容器两端电压变小，根据Q ＝CU 可知，电容器带电荷量变小，D 错误．5．(2019·合肥三模)如图所示为一含有理想变压器的电路图，U 为正弦式交流电源，输出电压的有效值恒定，R 1＝R 2＝R 3.开关闭合前后原线圈中电流大小之比为3∶5，导线电阻不计，则原、副线圈的匝数之比为( )A ．2∶1B ．1∶2C ．3∶1D ．1∶3答案：A解析：设变压器原、副线圈匝数之比为k, R 1＝R 2＝R 3＝R ，当开关S 断开时，设原线圈电流为3I ，则副线圈电流为3kI ，则根据理想变压器原理可知：U －3IR3kIR＝k ；当S 闭合时，设原线圈电流为5I ，则副线圈的电流为5kI ，此时副线圈的总电阻为R 总＝12R ，则根据理想变压器原理可知：U －5IR5kI ·12R＝k ；代入数据联立解得k ＝2，则原、副线圈的匝数比为2：1，故A正确，B 、C 、D 错误．6．(2019·天津市和平区高三三模)如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为4∶1，原线圈接入一电压为u ＝U 0sin ωt 的交流电源，副线圈接一个R ＝27.5 Ω的负载电阻．若U 0＝220 2 V ，ω＝100π rad/s，则下述结论正确的是( )A ．副线圈中电压表的读数为55 2 VB ．副线圈中输出交流电的周期为1100π sC ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为110 2 W 答案：C解析：由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为220 2 V ，所以原线圈的电压的有效值为22022＝220 V ，由电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效值为55V ，即为电压表的读数，副线圈的电流为5527.5＝2 A ，根据电流与匝数成反比可得，原线圈的电流大小为0.5 A ，故A 错误，C 正确；变压器不会改变电流的周期，电流的周期为T ＝2πω＝2π100π＝150s ，故B 错误；变压器的输入功率和输出功率相等，副线圈的功率为P ＝55227.5＝110 W ，所以原线圈中的输入功率也为110 W ，故D 错误． 二、多项选择题7．(2019·南充市适应性考试)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝4∶1，在原、副线圈中分别接有相同的电阻R ，原线圈接有效值为255 V 的正弦式交流电压，副线圈中电阻R 两端的电压为U ，原、副线圈中电阻R 消耗的功率之比为n ，则( )A ．U ＝63.75 VB ．U ＝60 VC ．n ＝116D ．n ＝16答案：BC解析：原线圈输入电压为U 0＝255 V ，设变压器原线圈两端的电压为U 1，原线圈流过的电流为I 1，副线圈两端的电压为U 2，副线圈流过的电流为I 2，副线圈两端只接有电阻R ，则U ＝U 2.由原线圈的欧姆定律可知： U 0＝I 1R ＋U 1由变压器的关系有：U 1U 2＝n 1n 2＝41，I 1I 2＝n 2n 1＝14而副线圈两端的欧姆定律满足：U 2＝I 2R联立各式可得：U 0＝U4＋4U ，解得U ＝60 V ，故A 错误，B 正确；两电阻的功率之比n ＝I 21RI 22R＝116，故C 正确，D 错误． 8．(2019·盐城四模)如图所示，E 表示电源电动势，I 表示电路中的电流，U 表示电源的路端电压，P 表示电源的输出功率，当外电阻R 变化时，下列图象中可能正确的是( )答案：CD解析：电源的电动势与外电路的电阻无关，选项A 错误；由闭合电路的欧姆定律：I ＝ER ＋r可知I －R 图象不是直线，选项B 错误；U ＝IR ＝ER R ＋r ＝E1＋rR，则随R 增加，U 增大，当R →∞时，U →E ，选项C 正确；P ＝I 2R ＝E 2R(R ＋r )2＝E 2R ＋r 2R＋2r，当r ＝R 时，P 最大，可知图象D 正确．9．如图甲是远距离输电线路的示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图象，则( )A ．发电机输出交流电的电压有效值为500 VB ．用户用电器上交流电的频率为50 HzC ．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定D ．保持升压变压器原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，可减少输电线上损失的功率 答案：BD解析：由图象可知交流电的最大值U m ＝500 V ，因此其有效值U ＝5002 V ＝250 2 V ，故A 错误；发电机输出电压的周期T ＝0.02 s ，故f ＝1T ＝10.02 Hz ＝50 Hz ，故B 正确；输电线的电流由需要输送的功率与电压决定的，与降压变压器原、副线圈的匝数比无关，故C 错误；保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，根据U 1n 1＝U 2n 2，U 1·I 1＝U 2·I 2可知，次级电压变大，次级电流减小，根据P ＝I 2r 可知，输电线上损失的功率减小，选项D 正确．10．(2018·湖南、江西十四校联考)如图所示，R 1、R 2、R 3为完全相同的标准电阻，甲、乙两种情况下电阻R 2、R 3的功率均为P ，且匝数之比n 1∶n 2均为3∶1，则( )A ．图甲中R 1的功率为9PB ．图乙中R 1的功率为4P9C ．图乙中R 1的功率为9PD ．图甲中R 1的功率为P9答案：AB解析：对于题图甲，设R 2两端电压为U ，根据理想变压器的电压与匝数成正比，得线圈n 1两端的电压为3U ，可得R 1两端的电压是R 2两端电压的3倍，根据P ＝U 2R，则R 1的功率为R 2的功率的9倍，选项A 正确，D 错误；对于题图乙，R 2、R 3是完全相同的电阻，功率均为P ，可得副线圈电压均为U ，根据理想变压器的电压与匝数成正比，可得原线圈两端电压为3U ，再根据理想变压器的输入功率等于输出功率，设副线圈电流为I ，可得3UI 1＝2P ＝2UI ，解得I 1＝23I ，根据P ＝I 2R ，故R 1的功率P 1＝I 21R ＝49P ，选项B 正确，C 错误．11．(2018·云南师大附属中学月考)如图所示为模拟远距离输电实验电路图．两理想变压器的匝数满足n 1＝n 4<n 2＝n 3，模拟输电线电阻的四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4的阻值均为R ，A 1、A 2为相同的理想交流电流表，L 1、L 2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L >2R ，忽略灯丝电阻随温度的变化．将A 、B 端接人输出电压为U 的低压交流电源，下列说法正确的是( )A ．电流表A 1的示数I 1＝U2R ＋R 1B ．灯泡L 1比灯泡L 2亮C ．R 1消耗的功率大于R 3消耗的功率D ．R 2两端的电压小于R 4两端的电压 答案：BD解析：由理想变压器电压比值原理，U 1U 2＝n 1n 2，U 3U 4＝n 3n 4＝n 2n 1，由电流比值原理，U 2－U 32R ∶U 4R L ＝n 4n 3，由这两组公式得L 1两端电压U L 1＝U 4＝U n 21n 22·2R R L ＋1，R 1、R 2所在回路的电流I ＝U 2－U 32R ＝U n 1n 22R ＋n 2n 1R L ，L 2所在回路中，由欧姆定律，电流I ′＝U2R ＋R L ，L 2两端电压U L 2＝I ′R L ＝U2RR L＋1.由过程分析，电流表A 1的示数I 1＝U n 1n 22R ＋n 2n 1R L ，选项A 错误；由过程分析得，U L 1＞U L 2，由P＝U 2R可得灯泡L 1比灯泡L 2亮，选项B 正确；由焦耳定律，电阻消耗功率P ＝I 2R ，由过程分析，I ＜I ′，所以R 1消耗的功率小于R 3消耗的功率，选项C 错误；由I ＜I ′，又由欧姆定律U ＝IR 得，R 2两端的电压小于R 4两端的电压，选项D 正确．。
