2023年高考物理二轮复习第一部分 四电路与电磁感应第1讲直流电路与交流电路

第一部分专题四第1讲

__________________________/课时作业•分层练

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基础题——知识基础打牢

1.（2022.四川自贡三诊）如图甲所示为一种自耦变压器（可视为理想变压器）的

结构示意图.线圈均匀绕在圆环型铁芯上，滑动触头P在某一位置，在BC间接

一个交流电压表和一个电阻火.若AB间输入图乙所示的交变电压，则（C）

A.f=2Xl（）-2s时，电压表的示数为零

B.电阻R中电流方向每秒钟改变50次

C.滑动触头P逆时针转动时，R两端的电压增大

D.滑动触头P顺时针转动时，AB间输入功率增大

【解析】电压表的示数是交流电的有效值，则f=2Xl（Γ2$时，电压表的

示数不为零，选项A错误；交流电的周期为0.02s,一个周期内电流方向改变2

次，则电阻R中电流方向每秒钟改变100次，选项B错误：滑动触头P逆时针转

动时，次级匝数变大，则次级电压变大，即火两端的电压增大，选项C正确；滑

动触头P顺时针转动时，次级匝数减小，次级电压减小，次级消耗的功率减小，

则AB间输入功率减小，选项D错误.

2.（2022.四川成都三诊）发电站通过升压变压器和降压变压器给某用户端供

电，发电机组输出交变电压的有效值恒定，输电线总电阻「保持不变.当用户端

用电器增加后（A）

升压变压器降压变压器

A.若滑片P位置不变，则输电线上损失的功率变大

B.若滑片P位置不变，则用户端电压升高

C.若将滑片P上移，则用户端电压可能不变

D.若将滑片P上移，则输电线上损失的功率可能减小

【解析】若滑片P位置不变，当用户端用电器增加后，用户端总功率变大,

发电机的输出功率增大，输电线的电流变大，△"=〃，输电线两端承担的电压变

大，损耗的功率增大；发电机的输入电压不变，升压变压器、降压变压器的匝数

不变，故用户端电压降低，A正确，B错误；若将滑片P上移，升压变压器的副

线圈与原线圈的匝数比变小，发电机组输出交变电压的有效值恒定，则副线圈两

端电压变小.用户端用电器使用相同功率，则输电线上的电流会更大，输电线两

端承担的电压更大，损耗的功率更大，则用户端的电压更小，故C、D错误.

3.(多选)(2022∙河南押题卷)图甲是一种振动式发电机的截面图，半径r=O.l

m、匝数〃=30的线圈位于辐射状分布的磁场中，磁场的磁感线沿半径方向均匀

分布，线圈所在位置的磁感应强度大小均为B=Jr如图乙，施加外力使线圈沿

2π

轴线做往复运动，线圈运动的速度随时间变化的规律如图丙中正弦曲线所示.发

电机通过灯泡L后接入理想变压器，对图乙中电路供电，三个完全相同的小灯泡

均正常发光，灯泡的阻值RL=IΩ,电压表为理想电压表，线圈及导线电阻均不

计.下列说法正确的是(AC)

线圈

A.发电机产生电动势的瞬时值为e=6sin5m(V)

B.变压器原、副线圈的匝数之比为1：3

C.每个小灯泡正常发光时的功率为2W

口.l=0."时电压表的示数为6丫

【解析】由图丙可知，线圈运动的速度最大值。m=2m∕s,速度变化周期为

T=O.4s,则线圈运动的速度瞬时值O=OmSin爷f=2sin5m(m∕s),发电机产生电动

势的瞬时值为e="B2mo=6sin5π∕(V),A正确；设灯泡正常发光时通过灯泡的

电流为1,则通过原线圈的电流/ι=/,通过副线圈的电流/2=2/,变压器原、副

线圈的匝数之比为:音=；,B错误；根据能量关系可知，U∕I=3∕2RL,其中U

由=器V=3√2V,l∖=I,解得I=巾A,每个小灯泡正常发光时的功率为

PL=∕2RL=2W,C正确；电压表示数为发电机两端电压的有效值，即电压表示数

为U=S=/V=3√2V,D错误.故选AC.

4.（多选）（2022.四川巴中一诊）在如图所示的电路中，定值电阻RI=H4=3kC,

R2=2kQ,A3=R=12kQ,电容器的电容C=6μF,电源的电动势E=IoV,内

阻不计，当开关Sl闭合电流达到稳定时，处在电容器中间带电量q=2XIO、C

的油滴恰好保持静止，当开关S2闭合后，则以下判断正确的是（BD）

A.电容器上极板是高电势点

B.带电油滴加速向下运动

C.a、。两点的电势差”⅛=8V

D.通过R3的电量Q=4.8X105c

【解析】当开关S2闭合后，由电路图可知，电容器上极板是低电势点，A

错误；当开关SI闭合电流达到稳定时，处在电容器中油滴保持静止，而开关S2

闭合后，电容器上极板是低电势点，油滴受到的电场力方向发生变化，故可得带

电油滴加速向下运动，B正确；由电路图可知，a、b两点的电势差为UR5-UR2

=8V-4V=4V,C错误；由开关Sl闭合电流达到稳定时，再到当开关S2闭合

后的过程中，通过心的电量为Q=Q+Q2=4X6X10-6C+（8-4）X6X1（Γ6C=

4.8×10^5C,D正确.

5.（多选）（2022.天津南开二模）如图甲所示电路中，Li为标有“4V,2W”字样的

小灯泡，L2、L3为两只标有“8V,6W”字样的相同灯泡，变压器为理想变压器，

各电表为理想电表，当帅端接如图乙所示的交变电压时,三只灯泡均正常发光.下

列说法正确的是（ACD）

I；

A.电流表的示数为1.5A

B.交变电压的最大值Um=28V

C.变压器原、副线圈的匝数之比为3：1

D.电压表的示数为24V

Pza3

【解析】L2、L3的额定电流为/23=77J=彳A,所以电流表的示数为/2=2/23

C/234

P1

=1.5A,故A正确；通过原线圈的电流等于LI的额定电流，为力=〃,=0.5A,

Ui

γι∖/73

所以变压器原、副线圈的匝数之比为0=宁=5，故C正确；副线圈两端电压等于

〃2/11

L2和L3的额定电压，为02=8V,所以电压表的示数，即原线圈两端电压为Ul

=—1∕2=24V,故D正确；根据闭合电路的欧姆定律可得∙⅛-Uι'=Ui,解得

〃2y∣2

Um=28&V,故B错误.故选ACD.

6.（多选）（2022.广西桂林模拟）在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abed的

面积为S,匝数为〃，线圈总电阻为r,在磁感应强度为8的匀强磁场中，绕轴

Oo（从上往下看逆时针转动）以角速度。匀速转动，从如图甲所示的位置作为计

时的起点，产生的感应电动势随时间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，下列说法中正确的是（AD）

A.在力〜/3时间内，穿过线圈的磁通量的变化量大小为28S

B.在/1〜£3时间内，通过电阻R电流方向先向上然后向下

C.74时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为瓦

D.在力〜△时间内，通过电阻R的电荷量为看2空EcI

(R+r)ω

【解析】由图乙可知力和△时刻，线圈的感应电动势都为0,可知这两个

时刻穿过线圈的磁通量一正一负，大小均为BS,故此过程穿过线圈的磁通量的变

化量大小为AO=8S-(-B5)=2BS,A正确：由图乙可知，在白〜白时间内，线

圈中的电流方向不变，根据右手定则可知通过电阻H电流方向始终向上，B错误；

由图乙可知，■时刻的感应电动势为瓦，根据法拉第电磁感应定律可得EO=〃等

可得穿过线圈的磁通量的变化率大小为岩=詈，C错误；在小〜/3时间内，通过

电阻R的电荷量为4="兽=警，叉Eo=nBSω,联立可得q=，D正

>R+rR+r^2(,。R+吃r)°、oj

确.故选AD.

7.(多选)(2022.河北秦皇岛三模)如图所示，变压器为理想变压器，原、副线

圈的匝数比为2：1,原线圈的输入端接有正弦交变电流，开关S闭合.已知Li、

L2、L3是相同的电灯且灯丝的电阻不随温度变化，灯丝不会被烧断.下列说法正

确的是(BD)

A.LHL2中的电流之比为1:2

B.Ll两端的电压与原线圈两端的电压之比为1：2

C.开关S断开后，Li、L2中的电流之比为1：1

D.开关S断开后，Ll两端的电压与原线圈两端的电压之比为1：4

【解析】原、副线圈中的电流之比为1：2,由于开关S闭合时L2与L3并

联，因此Li、L2中的电流之比/1：/2=1：1,A错误；设电灯的电阻为R,由于

原、副线圈两端的电压之比为2：1,因此原线圈两端的电压U=2∕2R,Ll两端的

电压U∖=I∖R,结合∕ι：∕2=1：1,解得号=3，B正确；开关S断开后，Li、L2

中的电流与线圈匝数成反比/1'：h'=1：2,C错误；开关S断开后，原线圈

两端的电压U'=2/2'R,Li两端的电压Uι'=I∖'R,结合∕ι'：h'=1：2解

U,ɪ

得才一=不D正确.故选BD.

8.（多选）（2022.辽宁鞍山预测）如图甲所示，理想变压器的原副线圈匝数之比

m:〃2=2：1,定值电阻RI和R2的阻值分别为5C和3Q,电表均为理想交流电

表，电源输出的电流如图乙所示，图中的前半周期是正弦交流的一部分，后半周

C.Rl的功率为IoWD./?2的功率为12W

【解析】设电源输出电流的有效值即电流表示数为小根据等效热值法可

得/PRT=⑶呼+襦."，解得Il=小A,故A错误；由于变压器不能对稳恒

直流电进行变压，所以每个周期内有半个周期副线圈无电流，设副线圈中电流的

有效值为/2,根据等效热值法有伊•匍呼=∕22RT,解得/2=2A,电压表示数为

U2=I2R2=6V,故B正确；吊的功率为P1=∕FR1=15W,故C错误；火2的功率

为P2=∕22R2=12W,故D正确.故选BD.

9.（多选）（2022∙湖南押题卷）如图所示在竖直平面的电路，闭合开关SI和S2后,

带电油滴在电容器内部处于静止状态，尺为滑动变阻器，及为定值电阻，二极管

为理想二极管，电容器的下极板接地，则下列说法正确的是（AC）

A.滑动变阻器的滑动头P向右滑动，油滴向上运动

B.滑动变阻器的滑动头P向左滑动，油滴向下运动

C.极板M向上运动，M板的电势升高

D.断开S2,油滴不动

【解析】滑动变阻器的滑动头P向右滑动，则Rl阻值减小，回路电流变大，

则&两端电压变大，则电容器要充电，此时电容器两极电压变大，场强变大，则

油滴向上运动，选项A正确：滑动变阻器的滑动头P向左滑动，则Rl阻值变大，

回路电流变小，则及两端电压变小，则电容器要放电，但是由于二极管的单向导

电性使得电容器不能放电，则使得电容器两板电压不变，则油滴仍静止，选项B

错误；极板M向上运动，根据C=墨可知电容器电容减小，则带电量应该减小，

但是由于二极管的单向导电性使得电容器不能放电，则两板间电量不变，结合E

=7=为=—⅛一=一表可知两板间场强不变，则根据U=Ed可知，两板电势差

ClLaɛrɔɛrɔ

4πka

变大，则M板的电势升高，选项C正确；断开S2,则电容器两板间的电压等于

电源的电动势，即电压变大，电容器充电，两板间场强变大，则油滴向上运动，

选项D错误.故选AC.

10.（多选）（2022.山东威海二模）如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器

Tl、降压变压器乃均为理想变压器，Tl、T2的原、副线圈匝数比分别为kl、k2.

输电线间的总电阻为Ro,可变电阻R为用户端负载.5、/1分别表示电压表VI、

电流表Al的示数，输入电压U保持不变，当负载电阻R减小时，理想电压表V2

的示数变化的绝对值为理想电流表A2的示数变化的绝对值为△/,下列说法

正确的是（BD）

A.Ro=7

Ji

B.RO=果M

C.电压表Vl示数增大

D.电流表AI的示数增加了供

K2

【解析】设降压变压器乃原线圈电压为。3,副线圈电压为S,根据题意

U↑—UA

可知，电阻R）两端的电压等于URO=Ul-U3,则R）=——,故A错误；设降

压变压器T2原线圈电压变化为AS,则洋=依，设降压变压器乃原线圈电流变

化为A/3,则笑=：,可得A∕3=%根据欧姆定律得AS=AARo,即k2kU=^Ro,

LXLK2K.IΛC2

解得Ro=%H,故B、D正确；输入电压不变，升压变压器Tl原副线圈匝数比

不变，则升压变压器Tl副线圈的电压不变，电压表Vl示数不变，故C错误.故

选BD.

应用题——强化学以致用

11.（多选）（2022.安徽合肥预测）如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有

Ri=250C与&=10。的电阻.当原线圈一侧接入"=31ISinIoOMV）的交流电时,

两电阻消耗的功率相等，则有（AC）

A.原、副线圈的匝数比为5：1

B.电阻Rl两端电压有效值是电阻R2两端电压有效值的2倍

C.电阻R2消耗的功率为48.4W

D.Is内流过电阻&的电流方向改变200次

【解析】设原线圈电流为∕∣,副线圈电流为/2,由题意可知/次l=0R2,故

~=y=Λ∕⅞∙=5,A正确；电阻RI两端电压有效值和电阻及两端电压有效值之

∏2/1∖∣A2

比为祟=*=5,B错误；设原线圈输入电压为Ui,副线圈输出电压为S,故

UR2√2∙iv2

^=~=5,解得Uι=5S,又URI=hRι,Uι=hRι,又因为U=URl+U∣,外接

交流电压有效值为220V,联立代入数据解得sJu=22V,电阻&消耗的功

Tr'2

率为P=胃=48.4W,C正确；由题意可知，交流电的频率为/=为=50Hz,变

压器不改变交流电的频率，一个周期内电流方向改变2次，故IS内流过电阻也

的电流方向改变100次，D错误.故选AC.

12.（多选）（2022.湖北恩施预测）为了适应特高压输电以实现地区间电力资源

的有效配置，需要对原来线路中的变压器进行调换.某输电线路可简化为如图所

示，变压器均为理想变压器，调换前后发电机输出电压、输电线电阻、用户得到

的电压均不变，改造后输送电压提升为原来的5倍，假设特高压输电前后输送的

功率不变，下列说法正确的是（AB）

A.线路改造后升压变压器原、副线圈的匝数比改变

B.线路上电阻的功率变为原来的表

C.特高压输电后，电压损失变为原来的表

D.线路改造后用户端降压变压器匝数比不变

【解析】发电机输出电压不变，应改变升压变压器原、副线圈的匝数比，

2

故A项正确；根据线路上功率的损失AP=∕2r,输送功率不变，电压提升为原来

的5倍，输送的电流变为原来的线路电阻不变，损失的功率变为原来的表;故

B项正确：输电线上的电压损失为kU=hr,输送功率为P2=U2∕2则输送功率不

变，电压增为原来的5倍，电流变为原来的段，损失的电压变为原来的故C项

错误；用户端的降压变压器改造前后输出端电压U4不变，输入端电压。3变大，

根据华=些，可得原、副线圈的匝数比一定变化，故D