2023年高考物理（深化复习+命题热点提分）专题10直流与交流电路

PAGEPAGE1专题10直流与交流电路1.(多项选择)如图2所示，A为巨磁电阻，当它周围的磁场增强时，其阻值增大；C为电容器.当有磁铁靠近A时，以下说法正确的有()图2A.电流表的示数减小B.电容器C的电荷量增大C.电压表的示数变小D.电源内部消耗的功率变大答案AB2.图4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n1、n2.在T的原线圈两端接入一电压u＝Umsinωt的交流电源，假设输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，那么输电线上损失的电功率为()图4A.(eq\f(n1,n2))eq\f(U\o\al(

2,m),4r) B.(eq\f(n2,n1))eq\f(U\o\al(

2,m),4r)C.4(eq\f(n1,n2))2(eq\f(P,Um))2r D.4(eq\f(n2,n1))2(eq\f(P,Um))2r答案C解析输入电压为：U1＝eq\f(Um,\r(2))，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得：U2＝eq\f(n2Um,\r(2)n1)，又由P＝I2U2，输电线上损失的电功率为：Pr＝Ieq\o\al(

2,2)·2r＝4(eq\f(n1,n2))2(eq\f(P,Um))2r，C对.3.(多项选择)在如图6所示的电路中，电表均为理想电表，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，以下结论正确的选项是()图6A.灯泡L变亮B.电压表读数变大C.电容器C上电荷量减少D.电流表读数变小答案BD4.(多项选择)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图8为汽车启动原理图，在翻开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10A；电动机启动时电流表读数为58A.假设电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω，电动机内阻为0.02Ω，电流表内阻不计，那么电动机启动时()图8A.车灯的电压为9.6VB.通过电动机的电流为48AC.电动机的功率为50WD.电动机输出的机械功率为430W答案AD解析当电动机未启动时，此时U外1＝E－I1r＝12.5V－10×0.05V＝12V那么车灯的电阻为：R＝eq\f(U外1,I1)＝eq\f(12,10)Ω＝1.2Ω当电动机启动后：U外2＝E－I2r＝12.5V－58×0.05V＝9.6V，由于电动机和车灯并联，故车灯的电压为9.6V，即选项A正确；那么此时通过车灯的电流为I灯1＝eq\f(U外2,R)＝8A，故通过电动机的电流为I机＝58A－8A＝50A，应选项B错误；此时电动机的功率为：P＝I机U外2＝50×9.6W＝480W，应选项C错误；此时电动机输出的机械功率为：P出＝P－Ieq\o\al(

2,机)r机＝430W，应选项D正确.5.如图9所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝纯电阻矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A.以下说法正确的选项是()图9A.线圈消耗的电功率为1WB.线圈中感应电流的有效值为2AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e＝2eq\r(2)coseq\f(2π,T)tD.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝eq\f(2T,π)sineq\f(2π,T)t答案D6.如图10所示，矩形闭合导线框ABCD处于可视为水平方向的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接有一只“11V,33W〞的灯泡.当灯泡正常发光时，变压器输入电压u＝33eq\r(2)cos(10πt)V.以下说法正确的选项是()图10A.图示位置可能是计时起点B.图示位置线框中产生的磁通量变化率最小C.变压器原、副线圈匝数之比为3eq\r(2)∶1D.通过电流表A的电流为eq\r(2)A答案B7.(多项选择)如图11所示，图线①表示某电池组的输出电压－电流关系，图线②表示其输出功率－电流关系.根据图线可以求出()图11A.电源电动势B.电源内阻C.电池组的输出电压为45V时输出功率为100WD.电池组的输出功率为120W时，电路消耗的总功率为200W答案ABD解析U－I图线与U轴交点表示电路处于断路状态，那么电源的电动势E＝U＝50V.电源的内阻等于图线斜率绝对值大小，那么有r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(50－25,5)Ω＝5Ω，故A、B正确；电池组的输出电压为45V时，内电压为5V，故电流为eq\f(5V,5Ω)＝1A，故输出功率为：P＝UI＝45V×1A＝45W，故C错误；电池组的输出功率为120W时，由P－I图线读出电流I＝4A，故电路消耗的总功率为P＝EI＝50V×4A＝200W，故D正确.8.如图12所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶5，原线圈接u1＝110sin(100πt)V的交流电，电阻R1＝R2＝25Ω，D为理想二极管，那么()图12A.通过电阻R1的电流为2AB.二极管的反向耐压值应大于550VC.原线圈的输入功率为200WD.通过原线圈的电流为eq\f(15,11)A答案B9．现用电压为380V的正弦式交流电给额定电压为220V的电灯供电，以下电路中可能使电灯正常发光的有()解析由图可知，A、B选项中均有电阻分压，可以使电灯正常发光；C选项为降压变压器，通过变压器降压也可以使电灯正常发光；D选项为升压变压器，电灯两端的电压要大于380V，不可行．答案ABC10．如下图，有一台交流发电机E，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有()A．U2减小，U4变大B．U2不变，U3变小C．P1变小，P2变小D．P2变大，P3变大答案BD11．图甲为远距离输电示意图，升压变压器原副线圈匝数比为1∶100，降压变压器原副线圈匝数比为100∶1，远距离输电线的总电阻为100Ω.假设升压变压器的输入电压如图乙所示，输入功率为750kW.以下说法中正确的有()A．用户端交流电的频率为50HzB．用户端电压为250VC．输电线中的电流为30AD．输电线路损耗功率为180kW解析变压器不改变交流电的频率，A项正确，因输电线路上有电压损失，故用户端电压小于250V，B项错误，由P＝UI得I1＝eq\f(P,U1)＝3000A，那么输电线路中的电流I2＝eq\f(n1,n2)I1＝30A，C项正确，输电线路损耗功率为P损＝I2R线＝302×100W＝90kW，D项错．答案AC12.如下图的电路中，电源电动势为E、内阻为r，两平行金属板间有匀强磁场．开关S闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带电粒子恰好以速度v匀速穿过两板．假设不计重力，以下说法正确的选项是()A．如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动B．保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子可能向上偏转C．保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出D．保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出答案BCD13．(多项选择)如下图，电流表A1(0～3A)和A2(0～0.6A)是由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中．闭合开关S，调节滑动变阻器，以下说法中正确的选项是()A．A1、A2的读数之比为1∶1B．A1、A2的读数之比为5∶1C．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1D．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶5【答案】BC【解析】电流表A1(0～3A)和A2(0～0.6A)是由两个相同的电流计改装而成，都是并联电阻，在题图中两电流计也是并联的，所以C正确；它们的量程之比为5∶1，即总电阻之比为1∶5，所以并联时读数之比5∶1，所以B正确．14．如下图，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机．小灯泡L上标有“6V12W〞字样，电动机的线圈电阻RM＝0.50Ω.假设灯泡正常发光时，电源的输出电压为12V，此时()A．整个电路消耗的电功率为24WB．电动机的热功率为12WC．电动机的输出功率为12WD．电动机的输入功率为12W15．在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动(如图甲所示)，产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，以下说法中正确的选项是()A．从t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为eq\f(2E0,R＋rω)C．t4时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为E0D．t1时刻电阻R的发热功率为eq\f(RE\o\al(2,0),2R＋r2)【答案】D【解析】由于磁通量是双向标量，在t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量不为零，为ΔΦ1＝2BS，故A错误；通过电阻的电荷量Q＝eq\f(nΔΦ,R)，所以t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量Q＝eq\f(nBS,R＋r)＝eq\f(E0,R＋rω)，故B错误；由于产生的电动势最大，所以磁通量时间图象中，在电动势最大时，线圈中磁通量的变化率最大，即E0＝nk，所以k＝eq\f(E0,n)，故C错误；求功率时需用有效值，所以E＝eq\f(E0,\r(2))，所以电流I＝eq\f(E,R＋r)，R的发热功率为P＝eq\f(RE\o\al(2,0),2R＋r2)，故D正确．16．将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B，方向如下图的匀强磁场中绕轴MN匀速转动．导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P、电阻为r的小灯泡并正常发光．电路中除灯泡外，其余局部的电阻不计，那么以下说法正确的选项是()A．半圆形硬导线的转速eq\f(\r(2rP),π2R2B)B．半圆形硬导线的转速eq\f(\r(rP),π2R2B)C．半圆形硬导线从图示位置转90°通过小灯泡的电荷量为eq\f(πR2B,r)D．半圆形硬导线从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为017．(多项选择)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电．在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图甲所示．浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R＝15Ω的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中斜线阴影局部)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N＝200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B＝0.2T，线圈直径D＝0.4m，电阻r＝1Ω.取重力加速度g＝10m/s2，π2≈10.假设浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v＝0.4πsin(πt)m/s.那么以下说法正确的选项是()A．波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e＝16sin(πt)VB．灯泡中电流i的瞬时表达式为i＝4sin(πt)AC．灯泡的电功率为120WD．灯泡两端电压的有效值为eq\f(15\r(2),2)V18.图4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＝10Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数为10V.图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图象.那么()图4A.此交流发电机的电动势平均值为10eq\r(2)VB.t＝0.02s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＝10eq\r(2)cos(100πt)VD.当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上答案C19.如图5所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω从中性面开始匀速转动，线框转过eq\f(π,6)时的感应电流为I，以下说法正确的选项是()图5A.线框中感应电流的有效值为2IB.线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为eq\f(2IR,ω)C.从中性面开始转过eq\f(π,2)的过程中，通过导线横截面的电荷量为eq\f(2I,ω)D.线框转一周的过程中，产生的热量为eq\f(8πI2R,ω)答案BC解析由Em＝nBSω，中性面开始计时，那么电流i＝eq\f(nBSω,R)sinωt，当ωt＝eq\f(π,6)时电流为I，那么I＝eq\f(nBSω,2R)，那么2I＝eq\f(nBSω,R)；由eq\f(nBSω,R)＝2I为电流的最大值，那么线框中感应电流的有效值为eq\f(2I,\r(2))＝eq\r(2)I，故A错误；转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS＝eq\f(2RI,nω).因n＝1，那么B正确；中性面开始转过eq\f(π,2)的过程中，通过导线横截面的电荷