（课标版）高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应 第13讲 选择题对“直流电路、交流电路”的考查限时练（含解析）-人教版高三全册物理试题

选择题对“直流电路、交流电路”的考查[A组基础题练熟练快]1．(多选)(2019·江苏泰州联考)如图所示电路中，合上开关S后，电压表和电流表的读数分别为U、I，定值电阻R2消耗的功率为P，电容器所带的电荷量为Q，两电表均为理想电表．当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列有关物理量之间变化关系图象正确的是()解析：当滑动变阻器的滑片向右移动，则R1减小，电流I变大，根据P＝I2R2可知PI图形是开口向上的抛物线的一部分，选项A错误；电容量电量：Q＝UR1C＝[E－I(R2＋r)]C＝EC－(R2＋r)C·I，则图象B正确；U＝E－Ir，可知eq\f(ΔU,ΔI)＝r，则图象C错误，D正确；故选B、D.答案：BD2．(2019·山东菏泽二模)用同样的交流电分别用甲、乙两个电路给同样的灯泡供电，结果两个电路中的灯泡均能正常发光，乙图中理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶3，则甲、乙两个电路中的总电功率之比为()A．1∶1 B．5∶2C．5∶3 D．25∶9解析：设灯泡的额定电流为I，则甲图中电路的总功率为P1＝UI，根据变流比可知，乙图中原线圈中电流为eq\f(3,5)I，乙图中的总功率为P2＝eq\f(3,5)UI，因此甲、乙两个电路中的总功率之比为5∶3，故C项正确．答案：C3．(多选)(2019·吉林长春联考)如图为一种直流发电机的结构示意图，直流发电机由两块永磁铁、线圈和换向器组线缠绕而成．永磁体N、S极相对，中间区域视为匀强磁场，磁感应强度为B.线圈由N匝导线缠绕而成，面积为S，可绕如图所示的轴线匀速转动，角速度为ω.换向器由两个半铜环和两个电刷构成，半铜环分别与线圈中导线的两端固连，线圈和半铜环绕着轴线以相同角速度转动．电刷位置固定，作为输出端与外电路相连(图中未画出)．每当线圈转到中性面位置时，半铜环和电刷会交换接触，以保持输出电流方向不变，且交换时间极短可忽略．下列说法正确的是()A．当线圈按照图示的方向转动时，电刷a的电势比b的电势高B．当线圈转到图示位置时，线圈中产生的电动势为零C．该发电机产生电动势的最大值为NBSωD．该发电机产生电动势的最大值是有效值的eq\r(2)倍解析：当线圈按照图示的方向转动时，根据右手定则知电刷a的电势比b的电势低，故A错；当线圈转到图示位置时，磁通量等零，但磁通量的变化率达到了最大，所以线圈中产生的电动势也达到了最大，故B错；发电机电动势随时间变化图象如图所示，其中最大值为NBSω，且是有效值的eq\r(2)倍，故C、D对；故选C、D.答案：CD4．(多选)(2019·江西六校联考)如图所示，边长为L，匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，轴OO′垂直于磁感线，制成一台交流发电机，它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，从正方形线圈处于图示位置开始计时，下列判断不正确的是()A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sinωtB．变压器的输入功率与输出功率之比为1∶2C．电压表示数为NBωL2D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表的示数增大解析：从垂直于中性面时开始计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBL2ωcosωt，故A错误；变压器的输入与输出功率之比为1∶1，故B错误；交流电在一个周期内有半个周期通过二极管，交流电压的最大值等于NBωL2，次级电压最大值为Um2＝2NBωL2，根据电流的热效应可得eq\f(\f(Um2,\r(2))2,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝NBωL2，故C正确；由二极管的单向导电性知，当滑片向下滑动，R增大，根据理想变压器的变压原理知输出电压即电压表V2的示数不变，电流表示数变小，故D错误；此题选择错误的选项，故选A、B、D.答案：ABD5．(2019·甘肃天水二模)如图甲是远距离输电线路示意图，图乙是用户端电压随时间变化的图象，则()A．发电机产生的交流电的频率是100HzB．降压变压器输出的电压有效值是340VC．输电线的电流由输送功率和输送电压共同决定D．仅增加升压变压器的原线圈匝数，其他条件不变，输电线上损失的功率减小解析：根据电压随时间变化的关系，由图可知，T＝0.02s，故f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故A错误；由图象可知交流电压的最大值为Um＝340V，因此其有效值为U＝eq\f(340,\r(2))V，故B错误；根据I＝eq\f(P,U)，输电线中的电流与输送功率、输送电压有关，故C正确；仅增加升压变压器原线圈匝数，输送电压减小，损失的功率为ΔP＝(eq\f(P,U))2R，损失功率增大，故D错误．答案：C6．(多选)(2019·河南适应性练习)黑光灯是灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”．图示是高压电网的工作电路，其输入电压为有效值是220V的正弦交流电，经变压器输出给电网使用．已知空气的击穿电场的电场强度为3000V/cm，要使害虫瞬间被击毙至少要1000V的电压．为了能瞬间击毙害虫而又防止空气被击穿而造成短路，则()A．变压器原、副线圈的匝数之比的最小值为eq\f(50,11)B．变压器原、副线圈的匝数之比的最大值为eq\f(11,50)C．电网相邻两极间距离须大于eq\f(1,3)cmD．电网相邻两极间距离的最大值为3cm解析：要使害虫瞬间被击毙至少要1000V，根据电压与匝数成正比知n1∶n2＝220∶1000＝11∶50，故B正确，A错误；空气被击穿时，两电极间的电压U2＝Ed，即3000d＝1000，解得d＝eq\f(1,3)cm，故C正确，D错误．答案：BC7．(2019·河南洛阳模拟)如图所示，某电路上接有保险丝、交流电压表、“220V900W”的电饭锅及“220V200W”的抽油烟机．现接入u＝311sin100πt(V)的交流电，下列说法正确的是()A．交流电压表的示数为311VB．1s内流过保险丝的电流方向改变50次C．电饭锅的热功率是抽油烟机的热功率的4.5倍D．为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5A解析：现接入电压u＝311sin100πt(V)的交流电，交流电压最大值Um＝311V，交流电压表的示数为有效值U＝eq\f(311,\r(2))＝220V，故A错误；交流电的频率为f＝eq\f(ω,2π)＝50Hz，一个周期电流方向改变2次，故1s电流方向改变100次，故B错误；电饭锅是纯电阻，消耗的电能全部转化为内能，产生热量，而抽油烟机是非纯电阻，消耗的电能部分转化为机械能，部分转化为内能产生热量，电饭锅发热功率是抽油烟机总功率的4.5倍，故C错误；电流的最大值为：I＝eq\f(P1＋P2,U)＝eq\f(900W＋200W,220V)，故为保证电路正常工作，保险丝的额定电流不能小于5A，故D正确．答案：D8．(多选)(2019·甘肃张掖三诊)图甲为风力发电的简易模型．在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁体转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连．在某一风速时，传感器显示如图乙所示，则()A．磁铁的转速为2r/sB．线圈两端电压的有效值为6eq\r(2)VC．交变电流的电压表达式为u＝12sin5πt(V)D．该交变电流可以直接加在击穿电压为9V的电容器上解析：电流的周期为T＝0.4s，故磁体的转速为n＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.4)r/s＝2.5r/s，故A错误；通过乙图可知电压的最大值为12V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(12,\r(2))V＝6eq\r(2)V，故B正确；周期T＝0.4s，故ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.4)rad/s＝5πrad/s，故电压的表达式为U＝12sin5πt(V)，故C正确；交流电的最大值大于电容器的击穿电压，故D错误．答案：BC[B组中难题目练通抓牢]9．(2019·贵州贵阳二模)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1∶n2＝10∶1，原线圈接入u＝220eq\r(2)sin(100πt)V的交流电源，副线圈接有定值电阻R1、R2、R3，电路中的交流电流表和交流电压表均为理想电表，导线电阻不计，当开关S闭合后()A．电压表示数为22VB．电流表示数变小C．变压器的输入功率不变D．变压器的输入功率变大解析：由题可知，原线圈两端电压的有效值为U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，得副线圈两端的电压为U2＝eq\f(n2,n1)U1＝220×eq\f(1,10)V＝22V，而电压表测量的只是副线圈电路的部分电压，电压表的示数小于22V，故A错误；当开关S闭合后，R2与R3并联，副线圈的总电阻减小，而副线圈两端的电压不变，故副线圈的电流I2增大，根据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，可知原线圈的电流I1增大，故电流表示数增大，根据P＝U1I1，可知变压器的输入功率变大，故B、C错误，D正确．答案：D10.(2019·衡水金卷)如图所示，半径为r的金属圆环放在垂直纸面向外的匀强磁场中，环面与磁感应强度垂直，磁场的磁感应强度为B0，保持圆环不动，将磁场的磁感应强度随时间均匀增大，经过时间t磁场的磁感应强度增大到B1，此时圆环中产生的焦耳热为Q；保持磁场的磁感应强度B1不变，将圆环绕对称轴(图中虚线)匀速转动，经时间2t圆环转过90°，圆环中电流大小按正弦规律变化，圆环中产生的焦耳热也为Q，则磁感应强度B0和B1的比值为()A.eq\f(4－π,4) B.eq\f(5－π,5)C.eq\f(4\r(2)－π,4\r(2)) D.eq\f(5\r(2)－π,5\r(2))解析：若保持圆环不动，则产生的感应电动势恒定为E1＝eq\f(B1－B0πr2,t)，则Q＝eq\f(E\o\al(2,1),R)t＝eq\f(B1－B02π2r4,tR)①；若线圈转动，则产生的感应电动势最大值：E2m＝B1ωS＝B1eq\f(\f(π,2),2t)·πr2＝eq\f(π2r2B1,4t)，有效值E2＝eq\f(π2r2B1,4\r(2)t)，产生的热量Q＝eq\f(E\o\al(2,2),R)×2t＝eq\f(π4r4B\o\al(2,1),16tR)②，联立①②可得：eq\f(B0,B1)＝eq\f(4－π,4)，故选A.答案：A11．(多选)(2019·广东珠海联考)如图所示，直流电路中，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻，其阻值随光照增强而减小．当开关S闭合，电容器两板间的M点的带电液滴恰好能保持静止．现用强光照射电阻R3时()A．电源的总功率减小B．A板的电势降低C．液滴向上运动D．电容器所带电荷量增加解析：当用强光照射光敏电阻时，电阻变小，电流变大，电源的总功率P＝EI变大，故A错误；由于电路中的电流增大，R1两端的电势差增大，又因为R1下端接地，电势为零，所以R1上端电势增大，A板的电势也增大，故B错误；电路稳定时电容器两板间的电压等于R1两端的电压，当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，R1两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，液滴向上运动，故C正确；电容器的电压增大，电容不变，由Q＝CU知，电容器所带电荷量增加，故D正确．答案：CD12．(2019·山东烟台一模)如图所示，一理想变压器原线圈与定值电阻R1、理想电流表A1一起接入电压恒为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P进行改变，副线圈和电阻箱R、定值电阻R2以及理想电流表A2连接在一起，下列说法正确的是()A．保持R不变，将触头P向上移动，则A1的示数变小，A2的示数变小B．保持R不变，将触头P向下移动，电源输出的总功率变小C．保持P的位置不动，增大R，则A1的示数变小，A2的示数变小D．保持P的位置不动，增大R，则R的电功率变小，R1的电功率不变解析：保持R不变，将触头P向上移动，则n1增大，再由U2＝eq\f(n2,n1)U1，可知U2减少，又因为副线圈的总电阻不变，所以通过副线圈的电流减少，即A2的示数变小；A1的示数为eq\f(U1,R1)，U1和R1都不变，所以A1的示数不变，故A错误．保持R不变，将触头P向下移动，则n1减少，再由U2＝eq\f(n2,n1)U1，可知U2增加，副线圈的负载电阻不变，由P出＝eq\f(U\o\al(2,2),R总)可知电源输出的总功率增大，故B错误．保持P的位置不动，增大R，负载的总电阻R总增大，U2不变，由I2＝eq\f(U2,R总)可知I2减小，所以A2的示数变小；A1的示数为eq\f(U1,R1)，U1和R1都不变，所以A1的示数不变，故C错误．保持P的位置不动，增大R，负载的总电阻R总增大，U2不变，由I2＝eq\f(U2,R总)可知I2减小，副线圈的输出功率为P2＝U2I2减小，由因为R2的功率不变，所以R的功率是减小的；电阻R1不变，两端的电压U1不变，所以R1的电功率不变，故D正确．答案：D[C组探究创新从容应对]13．(多选)(2019·宁夏银川联考)泡沫塑料、海绵等是包装家电常用到的材料．尤其是白色的泡沫塑料，切割很容易，但保证切割面光滑就很难．针对这个问题，银川某校一同学自制了一个配有理想变压器的泡沫切割器，该切割器的电热丝(纯金属丝)参数为“44V,8.8W”，切割器工作时，由于家庭电路电压不稳，电路电压在200V～250V之间变化，则()A．当电压为250V时，电热丝中交流电的频率最大B．当电压变化时变压器原、副线圈两端电压比值不变C．当电路电压为220V时，通过电热丝的电流为0.2A，此时变压器原线圈中的电流为0.04AD．当电路的电压增加时，原线圈的输入功率可能不变解析：交流电的频率是由发电机的转速决定的，故频率不变，选项A错误；变压器原、副线圈两端电压比值等于原、副线圈的匝数比，则当电压变化时变压器原、副线圈两端电压比值不变，选项B正确；电热丝的电阻R＝eq\f(U2,P)＝eq\f(442,8.8)Ω＝220Ω，当通过电热丝的电流为0.2A时，由于变压器初级功率和次级功率相等，则变压器原线圈中的电流为I1＝eq\f(220×0.22,U1)＝eq\f(8.8,220)A＝0.04A，选项C正确；当电路的电压增加时，次级消耗的功率增加，则原线圈的输入功率增大，选项