直流电路与交流电路【练习】【解析版】-2023年高考物理二轮复习（新教材新高考）

第四部分电磁感应与电路

专题10直流电路与交流电路【练】

一.练经典试题

1.（2022•南京市秦淮中学阶段性检测）如图所示，电源电动势为E,内阻为r,不计电压表和电流表内阻对电路的

影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光。在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是

（）

A.小灯泡Li、L2均变暗

B.小灯泡L1变暗，小灯泡L2变亮

C.电流表A的读数变小，电压表V的读数变大

D.电流表A的读数变大，电压表V的读数变小

【答案】C

【解析】滑动变阻器的触片向右滑动，电阻变大，总电阻变大，总电流变小，所以电流表A的读数变小，小灯

泡L2变暗；总电流变小，电源内电压变小，路端电压变大，即电压表V的读数变大，又小灯泡Lz分压变小，

所以并联部分分压变大，小灯泡Ll变亮，故选项C正确。

2.（2022•山西朔州市怀仁市期末）一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为

2：1,电阻Rl和&的阻值分别为3Ω和10C,电流表、电压表都是理想交流电表，。、6输入端的电流如图乙

所示，下列说法正确的是（）

A.0.03s时，通过电阻品的电流为OA

B.电流表的示数为玳A

C.电压表的示数为加V

D.0〜0.04S内，电阻凡产生的焦耳热为0.48J

【答案】A

【解析】由图可知，在0.03s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻凡

的瞬时电流为0,故A正确；设电流表的示数为八，则有/认T=倍）"∕φ∙（√5）*,求得/严坐A,故B错

误：原线圈中电流只有交流部分电流才能输出到副线圈中，故副线圈中电流交流部分的电流最大值为2也Ai

设副线圈交流电的有效值为/2,则次T=（患JR§求得h=小A,因此电压表的示数为U=∕2R2=lMV,

故C错误；在0〜0.04S内，电阻凡产生的焦耳热为。=ERIf=（a）2x3x0.02J=O.12J,故D错误。

3.（2022•贵州省新高考联盟质量监测）将一个阻值为R的电阻接在电压为w=220√2sin（314r）V的正弦交流电源上,

在IS内产生的热量为。，若将该电阻接在电压为IlOV的直流电源上，在4s内其产生的热量为（）

A.?B.Q

C.2QDAQ

【答案】B

【解析】对正弦交变电流，其有效值为U=*22%V=220V,根据Q=亨/可得1S内产生的热量为。

（）2

=资222；该电阻接在电压为IIoV的直流电源上，在4s内其产生的热量α=Ii*n∙χ4=Q,故选项B正确。

4.（多选）（2022•浙江省百校3月模拟联考）如图所示，电源由几个相同的干电池组成。合上开关S,变阻器的滑片

从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化，如图甲、乙、丙所示，图甲为电压表示数与电流表示

数关系，图乙为干电池输出功率跟电压表示数关系，图丙为干电池输出电能的效率〃与变阻器接入电路电阻大

小的关系，不计电表、导线对电路的影响，则（）

TP匚

AB

-<Y>-

A.串联电池的总电阻为2Ω

B.串联的干电池节数为6节

C.变阻器的总电阻为8C

D.乙图上匕点的横坐标为3

【答案】ACD

E

【解析】通过图甲可知短路电流为3A,即∕=0=3A,当外电路的阻值和内阻相等时，输出功率最大，此时

U=TE,PmaX=£=^:=4.5W,解得E=6V,r=2Ω,由于每节干电池的电压为1.5V,故电源由四节干电池

P{A1l∣R1

组成，A正确，B错误：电源的效率〃=力t=+=—4,故滑动变阻器阻值全部接入电路时，电源的效率最

,P总R-∖-r,2.

高。〃=/一=0.8,解得R=8。，C正确；由于电动势为6V,而方点对应的外电路阻值和内阻相等，所以U

'R-Tr

=；E,故乙图上〃点的横坐标为3,D正确。

5.（2022•浙江北斗星盟适应性联考）如图所示电路中，定值电阻R1=R,R2=2R,心是滑动变阻器，其最大阻值

为2R,电源的内阻r=R,电流表A和电压表V1、V?均为理想电表。闭合开关S,当滑动变阻器的触头尸从电

阻的中点滑到最右端的过程，电压表V|、V2和电流表A的读数变化量的绝对值分别是AUi、A5和△/,下列

说法中正确的是（）

―@—

1-EΞΞ1

Rl

-<3>--4=!—

&(A)

--------T

ES

A.电压表V2的示数减小B.AUι=AS

D∙岩不变，岩变大

C.电源输出的电功率减小

【答案】C

【解析】滑片从电阻的中点向右滑动，当电阻增大，总电阻增大，总电流减小，U和U内减小，则电压表V2

示数增大，故A错误；MJ∖=MR∖,Δi∕2=Δ∕（Λ∣+r）.得到普=R,岩=（R∣+r）=2R,故B、D错误；当外电

路电阻R大于电源内电阻r时，电源输出功率随着外电路电阻的增大而减小，故C正确。

6.（多选）［2022∙山西太原市3月模拟（一）］如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为IO：1,人是原线圈的中

心抽头，电流表为理想交流电表，灯泡L的额定功率为22W且电阻不变。在原线圈c、d两端加上如图乙所示

的交变电压，当S与b连接时，灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是（）

A.当S与人连接且在0.0IS时，电流表的示数为O

B.当S与α连接后，通过L的电流方向每秒改变50次

C.当S与〃连接后，原线圈的输入功率为5.5W

D.当S与。连接且在0.01s时，电流表的示数为0.25A

【答案】CD

【解析】由于交流电流表测量的是有效值，在0.01S时电流的有效值不为零，A错误；变压器不改变电流的

频率，由图可知T=0.02s,根据∕=*=50Hz,且一个周期内电流方向改变2次，则通过L的电流方向每秒改

变100次，B错误；由题知，当S与连接时，灯泡L恰好正常发光，则有信=兴*Ul=翡V=220V,

5=44V,则P=华=22W,代入数据有R=88Ω;当S与。连接时，有生='=?代入数据有U2'=22V,

U√

根据P=卞■，得P'=5.5W,根据P入=P也知C正确；由题知灯泡L的电阻不变，则有/2'=方=0.25A,故D

KK

正确。

7.（多选）（2022•河南新乡市二模）如图甲所示，L、L2、L3、L为四只规格相同的灯泡，电阻均为3C,各电表均

为理想交流电表，变压器为理想变压器，输入端所接的正弦交变电压M随时间［的关系图象如图乙所示，四只

灯泡此时均正常发光，下列说法正确的是（）

A.输入端的交变电压有效值为24V

B.变压器原、副线圈的匝数比为3：1

C.电流表的示数为2A

D.输入端的总功率为24W

【答案】BD

【解析】输入端的交变电压有效值为U=鞋=/V,故A错误;设灯泡的额定电流为/,则由题意可知原、

副线圈中的电流分别/尸人43/,所以原、副线圈匝数比戏昔=3,故B正确；灯泡电阻为R=3。，根据

欧姆定律可知，副线圈两端电压为5=∕R,则原线圈两端电压为Ul=U-/R,根据舁=字，解得I=PA,电

（√2

流表示数为3/=3巾A,故C错误；输入端的总功率为P=U∕=24W,故D正确。

8.（多选）（2022∙山西省临汾市适应性训练）如图所示，一理想自耦变压器的原线圈上接正弦交流电，与副线圈相

连的两个灯泡完全相同，电流表均为理想交流电表。开关闭合前，电路正常工作。则开关闭合后（）

A.电流表A2的示数不变

B.电流表Al的示数不变

C.交流电频率变大

D.变压器的输入功率增大

【答案】AD

【解析】原线圈输入电压不变，线圈匝数不变，由会=来，得副线圈电压不变，灯泡电阻不变，则电流表A?

示数不变，当开关接通后，两个灯泡并联，干路电阻变小，副线圈电压不变，副线圈电流变大，由£=弟，则电

流表Al示数变大，故A正确，B错误；变压器不改变频率，故C错误；当开关闭合后，两个灯泡并联，增加

一个负载，则副线圈功率增大，所以变压器的输入功率增大，故D正确。

9.（2022•安徽池州市一模）如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5,变压器原线圈两端所接电压U

按图乙正弦规律变化，定值电阻R=IoC,相同的灯泡L、L2电阻恒为IoC,则下列说法正确的是（）

A.理想交流电压表示数为6V

B.滑动变阻器接入电路阻值为O时，理想交流电流表示数为0.4A

C.滑动变阻器触头自上而下滑动时，Ll变亮，L2变暗

D.滑动变阻器触头自上而下滑动时，原线圈输入功率变大

【答案】D

【解析】根据有效值定义和图乙知，输入交流电压U有效值为6V,根据印=F可得副线圈电压为30V,故

A错误；当滑动变阻器接入电路阻值为。时，副线圈中总电阻为R总=∕⅛+R=15Ω,副线圈中的电流为/2

AlIA2

=兴=*A=2A,根据夕=孑可得原线圈电流为10A,故B错误；滑动变阻器触头自上而下滑动时，滑动变

阻器接入的电阻变小，副线圈中总电阻变小，从而副线圈中电流/2增大，定值电阻/?两端的电压为％=∕2∕?可

知UR增大，副线圈电压S不变，则灯泡Ll两端电压减小，流过灯泡Ll的电流也减小，故灯泡Ll变暗。流过

两个灯泡的电流关系为∕2=ΛJ+∕L2,可知流过灯泡L2的电流增大，故灯泡L2变亮，故C错误；滑动变阻器触

头自上而下滑动时，副线圈中电流/2增大，由，=中可知，原线圈中电流也增大，由P=U/可知，原线圈输

入功率变大，故D正确。

10∙（2022∙河南郑州市高考模拟猜想卷）如图甲，有一个原、副线圈匝数比为2：1的理想变压器，图中的电压表

和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，其中凡为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减

小，R为定值电阻。下列说法正确的是（）

A.副线圈两端电压的瞬时值表达式为/=18sin(50πf)V

B.∕=0.01s时电压表V2的示数为0

C.变压器原、副线圈中的电流之比为2：1

D.R1处温度降低时，电流表的示数变小，电压表V2的示数不变

【答案】D

【解析】原线圈接的图乙所示的正弦交流电，由图知最大电压Um=36RV,根据变压比可知，副线圈两端

电压的最大值为Sm=今UIm=I86V,周期为T=O.02s,故角速度是＜υ=竿=IOOπrad∕s,副线圈两端电压的

瞬时值表达式为M=18√^sin(l()0m)V,故A错误；副线圈两端电压的有效值为S=I8V,所以电压表V2的示

数为18V,故B错误；根据理想变压器原、副线圈中的电流之比等于匝数反比，即变压器原、副线圈中的电流

之比为1：2,故C错误；由于原线圈的电压不变，则电压表V2的示数不变，R处温度降低时，尺的阻值增大，

而副线圈的电压不变，副线圈的电流减小，所以电流表的示数变小，故D正确。

二、练创新情境

l.(2022∙上海闵行区二模)某扫地机器人电池容量2OOOmAh额定工作电压15V,额定功率30W,则下列说法

正确的是()

A.扫地机器人的电阻是7.5Ω

B.题中mA∙h是能量的单位

C扫地机器人正常工作时的电流是2A

D.扫地机器人充满电后一次工作时间约为4h

【答案】C

【解析】扫地机器人是非纯电阻用电器，不能用/?=§计算扫地机器人的电阻，故A错误；题中mA∙h是电荷

量的单位，故B错误；扫地机器人正常工作时的电流为A=2A,故C正确，根据题意2OOOmA∙h=

2Ah,扫地机器人充满电后一次工作时间约为f=荆1=1h,故D错误.

2.（2022∙浙江金华十校4月模拟）目前，许多停车场门口都设置车辆识别系统，在自动栏杆前、后的地面各自铺

设相同的传感器线圈A、B,两线圈各自接入相同的电路，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，如

图所示。工作过程回路中流过交变电流，当以金属材质为主体的汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数会发

生变化，导致线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、4两端电压会有所变化，这一变化的

电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作。下列说法正确的是（）

ab

A.汽车接近线圈A时，该线圈的自感系数减小

B.汽车离开线圈B时，回路电流将减小

C.汽车接近线圈B时，c、4两端电压升高

D.汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高

【答案】D

【解析】汽车上有很多钢铁，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大，感

抗也增大，在电压有效值恒定的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端电压将减小，即c、”两端的电压

将减小，A、C错误；汽车远离线圈时，线圈的感抗减小，交流回路的电流增大，R两端电压将变大，c、4两

端的电压将升高，D正确，B错误。

3.（2022•广东省普通高中学业水平选择性考试，7）某同学设计了一个充电装置，如图4所示。假设永磁铁的往复

运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s,电压最大值为0.05V。理想变压器原线圈接螺线管，副

线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1：60。下列说法正确的是（）

永磁铁

I充电I电路I

A.交流电的频率为IOHz

B.副线圈两端电压最大值为3V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

【答案】B

【解析】交流电的周期为0.2s,频率f=*=5Hz,A错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可知方=?，

由于原线圈的电压最大值为0.05V,故副线圈的电压最大值为3V,B正确；变压器的输入电压由螺线管与永

磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，C错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D

错误。

4.（2022•广东省普通高中学业水平选择性考试，7）某同学设计了一个充电装置，如图所示。假设永磁铁的往复运

动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s,电压最大值为0.05V。理想变压器原线圈接螺线管，副线

圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1:60o下列说法正确的是（）

永磁铁匚匚］

LJ=

螺线¾∏I

A.交流电的频率为IOHz

B.副线圈两端电压最大值为3V

C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关

D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率

【答案】B

【解析】交流电的周期为。∙2s,频率尸尹5Hz,A错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可喷成,

由于原线圈的电压最大值为0.05V,故副线圈的电压最大值为3V,B正确：变压器的输入电压由螺线管与永

磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，C错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D

错误。

5.（多选）（2022•宁夏吴忠市一轮联考）热敏电阻器分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器

（NTC）,在自动控制领域起着越来越重要的作用。为了研究热敏电阻的特性，某实验小组将一只热敏电阻接入

如图甲所示的电路中。已知变压器原、副线圈匝数比为Μ：〃2=1：20,R为正温度系数热敏电阻（温度越高时

电阻值越大），L和L2是两个完全相同的灯泡。用示波器接在电压表两端可以观察到如图乙所示波形的交变电

压。若变压器和电表都是理想仪器，下列说法正确的是（）

A.原线圈输入的交流电压u的频率为50HZ

B.原线圈输入电压有效值为11/V

C当用红外线灯管照射R时，电流表的示数变小

D.若LI的灯丝烧断后，电压表的示数会变小

【答案】AC

【解析】由题图乙可知交流电压周期T=0.02s,所以频率为f=4=50Hz,所以原线圈输入的交流电压的频率

也为50Hz,故A正确；图乙所示正弦式交变电压的最大值是220√2V,所以有效值是U=220V,变压器原、

副线圈匝数比为1：20,所以原线圈两端电压有效值是11V,故B错误；用红外线灯管照射R,R阻值随温度

升高而变大，根据/=，知副线圈电流减小，副线圈输出功率减小，根据能量守恒定律，可知原线圈输入功率也

减小，原线圈电流减小，所以电流表的示数减小，故C正确；当Ll的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根

据变压比公式，输出电压也不变，故电压表读数不变，故D错误。

6.（多选）［2022∙浙江91高中联盟高三（上）期中］某小型发电站为村寨供电，输电原理如图所示，图中的变压器均

为理想变压器，其中发电机的输出电压为110V,降压变压器原、副线圈的匝数比〃3："4=100：11，输电线的

总电阻R=IOC。某时段全村用电的总功率为20kW,降压变压器的输出电压为220V,下列说法正确的是（）

A.通过输电线的电流为IOA

B.输电线损耗的电功率为IOOW

C.升压变压器的输出电压为2000V

D.升压变压器原、副线圈的匝数比为11：210

【答案】AD

【解析】用户的总电流/4=#=空黑”由公式会=F=勺可得QlOA,故A正确；由公式尸揽=/尔可知P

C/4ZZUVl√4〃4/3

K=I000W,故B错误；由公式U2=S+∕3R得S=2100V,故C错误；由公式皆=乎可得?=朵，故D正

U2∏2"2，IU

确。

7.（2022∙浙江金华十校4月模拟）如图所示，电动牙刷充电时将牙刷插入充电座内，充电座中的线圈接入220V

交流电，牙刷内的线圈两端获得4.5V的电压，再通过控制电路对牙刷内部的直流充电电池充电，电池的电动

势为2.4V,内阻为0.1C,容量为800mA∙h,10小时即可充满。充满电后用户平均每天使用4分钟，可以连续

使用60天。关于此电动牙刷的说法正确的是（）

A.充电座和牙刷内线圈的匝数比为IlO:9

B.充电时，直流充电电池中的平均电流是80OmA

C.使用时电池的平均输出功率为0.48W

D.电池最多能提供的电能为6912J

【答案】D

【解析】原、副线圈的电压之比等于匝数之比，原线圈的电压为220V,副线圈两端的电压为4.5V,故匝数

之比为3=饯=•，故A错误；充电时，电池的容量为q=800mA∙h,10小时即可充满，根据q="得，充电

电流/=于=端mA=80mA,故B错误；若不考虑电池的内阻，则电池输出的电能最大，为W=Elt=

2.4×0.08×10×3600J=6912J,使用时电池的平均输出功率P=T=77C73ΣλW=0.48W,实际电池有内阻，故

IOv^4τ^Ov

实际的平均输出功率小于0.48W,故C错误，D正确。

8.（多选）（2022•山东省普通高中学业水平选择性考试，9）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝

数比为1:3,输入电压为7.5V的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r,负载R的阻值为10

开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2：I,R上的功率为10W；接2时，匝数比为1：2,R上的

功率为H以下判断正确的是（）

A.r=10ΩB∕=5Ω

C.P=45WD.P=22.5W

【答案】BD

【解析】当开关S接1时，左侧变压器副线圈的电压S=争S=3X7.5V=22.5V,电阻R上的电压，即右侧

变压器的副线圈的电压s=√即=10V