2025届高考物理二轮复习专题四第1讲直流电路与交流电路作业含解析

PAGE10-第1讲直流电路与沟通电路(45分钟)[基础题组专练]1．在如图所示的电路中，电阻R＝2Ω。断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻r为()A．1Ω B．2ΩC．3Ω D．4Ω解析：当断开S时，电压表的读数等于电源的电动势，即E＝3V；当闭合S时，有U＝IR，又由闭合电路欧姆定律可知，I＝eq\f(E,R＋r)，联立解得r＝1Ω，A正确，B、C、D错误。答案：A2．(多选)(2024·高考江苏卷)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时()A．车灯的电流变小B．路端电压变小C．电路的总电流变小D．电源的总功率变大解析：汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则总电流变大，故A、B正确，C错误；由P＝IE知电源的总功率变大，D正确。答案：ABD3．(2024·北京市大兴区高三下学期5月模拟)如图(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是沟通发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是()A．图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变更率最大B．从图(b)起先计时，线圈中电流i随时间t变更的关系是i＝ImsinωtC．当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且感应电流方向变更D．当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最大，ab边感应电流方向为a→b解析：图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但磁通量变更率最小为零，故A错误；从图(b)起先计时，线圈产生的感应电动势最大，形成的感应电流最大，线圈中电流随时间变更的关系是i＝Imcosωt，故B错误；当线圈转到图(c)位置时，线圈位于中性面位置，此时感应电流最小，且感应电流方向变更，故C正确；当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最大，依据楞次定律可知ab边感应电流方向为b→a，故D错误。答案：C4．如图所示，志向变压器的原线圈接在u＝220eq\r(2)sin100πtV的沟通电源上，副线圈接有R＝55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为志向电表。下列说法正确的是()A．原线圈的输入功率为220eq\r(2)WB．电流表的读数为1AC．电压表的读数为110eq\r(2)VD．副线圈输出沟通电的周期为50s解析：电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220V，由志向变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为110V，C错误；流过电阻R的电流为2A，可知负载消耗的功率为220W，依据能量守恒可知，原线圈的输入功率为220W，A错误；由P＝UI可知，电流表的读数为1A，B正确，由交变电压瞬时值表达式可知，ω＝100πrad/s，周期T＝0.02s，D错误。答案：B5．市区某学校创建绿色校内，新装了一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动限制。路灯的亮度可自动随四周环境亮度的变更而变更。如图为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)。现增加光照强度，则下列推断正确的是()A．电源总功率不变 B．A灯变亮，B灯变暗C．R0两端电压变大 D．电源路端电压不变解析：光照强度增加时间敏电阻的阻值变小，则干路电流变大，电源的总功率P＝EI变大，选项A错误；内电压因电流变大而变大，路端电压减小，流过A灯的电流变小，A灯变暗，选项B、D错误；干路电流增大，A灯的电流变小，故通过R0的电流变大，R0两端电压变大，选项C正确。答案：C6．(2024·重庆巴蜀中学模拟)电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的触头由中点滑向a端时，下列说法正确的是()A．定值电阻R2的电功率减小B．电压表和电流表的示数都减小C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．R中电流变更的肯定值小于电流表示数变更的肯定值解析：当滑动变阻器的触头由中点滑向a端时，R接入电路的电阻减小，总电阻减小，干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，电压表的示数减小，R2的电压增大，电功率增大，R1的电压减小，电流表的示数减小，A、C错误，B正确；因为总电流增大，电流表的示数减小，所以R中电流增大，并且R中电流变更的肯定值大于电流表示数变更的肯定值，D错误。答案：B7．(多选)(2024·广东惠州一中模拟)如图所示，C1＝6μF，C2＝3μF，R1＝3Ω，R2＝6Ω，电源电动势E＝18V，内阻不计。下列说法正确的是()A．开关S断开时，a、b两点电势相等B．开关S闭合后，a、b两点间的电流是2AC．开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D．不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大解析：S断开时外电路处于断路状态，两电阻中无电流通过，电阻两端电势相等，由图知a点电势与电源负极电势相等，而b点电势与电源正极电势相等，A错误。S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而C1>C2，由Q＝CU知此时Q1>Q2，当S闭合时，稳定状态下C1与R1并联，C2与R2并联，电路中电流I＝eq\f(E,R1＋R2)＝2A，此时两电阻两端电压分别为U1＝IR1＝6V，U2＝IR2＝12V，则此时两电容器所带电荷量分别为Q1′＝C1U1＝3.6×10－5C，Q2′＝C2U2＝3.6×10－5C，对电容器C1来说，S闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故B、C正确，D错误。答案：BC8．(2024·福建厦门高三下学期5月质检)如图所示，志向变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝11∶5，原线圈接u1＝220eq\r(2)sin100πtV的沟通电，电阻R1＝R2＝50Ω，D为志向二极管，则()A．R2两端的电压为100eq\r(2)VB．R2两端的电压为100VC．原线圈的输入功率为300WD．原线圈的输入功率为400W解析：依据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得，副线圈两端的电压的有效值为U2＝100V，由于二极管具有单向导电性，因此R2消耗的功率是没有二极管时的一半，依据P＝eq\f(U2,R)可求出R2两端电压的有效值为U2′＝50eq\r(2)V，A、B错误；R1消耗的功率P1＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R1)＝200W，R2消耗的功率是R1的一半，因此两个电阻消耗的总功率P总＝100W＋200W＝300W，变压器输入功率与输出功率相等，因此原线圈输入的功率为300W，C正确，D错误。答案：C[实力题组专练]9．如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R＝6Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说法正确的是()A．电源的电动势E＝eq\f(4\r(10),5)V，内阻r＝4ΩB．图乙中Rx＝2.5ΩC．定值电阻R消耗的最大功率为0.96WD．调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1W解析：当RP＝R＋r＝10Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，R＝6Ω，可得内阻r＝4Ω，最大功率P＝eq\f(E2,4（R＋r）)＝0.4W，解得E＝4V，选项A错误；滑动变阻器的阻值为4Ω时消耗的功率与阻值为Rx时消耗的功率相等，有4Ω·Rx＝(R＋r)2，解得Rx＝25Ω，选项B错误；当回路的电流最大时，定值电阻R消耗的功率最大，故最大功率为(eq\f(E,R＋r))2R＝0.96W，选项C正确；当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻R的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器RP的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为(eq\f(E,R＋r))2R＝0.96W，选项D错误。答案：C10．(多选)(2024·河南郑州一模)如图甲所示，变压器原、副线圈上有L1、L2、L3、L4四只灯泡，它们的规格都是“9V12W”，当在该变压器cd端输入交变电压u(u­t图像如图乙所示)时，四只灯泡都正常发光，各电表均为志向沟通电表。以下说法正确的是()A．ab端输入电压的瞬时值表达式为uab＝27eq\r(2)·sin100πtVB．原、副线圈匝数比为3∶1C．流过灯泡L2的电流方向每秒钟变更50次D．电流表的示数为4A，ab端输入的功率Pab为48W解析：由变压器cd端输入交变电压u的图像，可求出其有效值为27V，灯泡规格都是“9V12W”，四只灯泡都正常发光，所以ab端输入电压的有效值是27V＋9V＝36V，沟通电的周期是0.02s，故ab端输入电压的瞬时值表达式为uab＝36eq\r(2)sin100πtV，A错误；四只灯泡都正常发光，所以副线圈电压为9V，依据志向变压器电压比规律可得出变压器原、副线圈匝数比为3∶1，B正确；由图像知沟通电的周期为0.02s，沟通电的频率为50Hz，流过灯泡L2的电流方向每秒钟变更100次，C错误；电流表的示数为I＝3×eq\f(12,9)A＝4A，ab端输入的功率Pab＝4×12W＝48W，D正确。答案：BD11．(2024·北京市海淀区高三下学期5月检测)如图所示，志向变压器的原线圈通过保险丝接在一个交变电源上，交变电压瞬时值随时间变更的规律为U＝220eq\r(2)sinωtV，副线圈所在电路中接有电灯L、电阻R、志向沟通电压表和志向沟通电流表。已知志向变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电灯额定功率为44W，电阻阻值为22Ω，电灯以额定功率正常工作，则()A．电压表示数为62.5VB．电流表示数为2AC．通过保险丝的电流为15AD．电阻消耗的功率为88W解析：已知交变电压瞬时值随时间变更的规律为U＝220eq\r(2)sinωtV，则原线圈电压的有效值为U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，依据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，解得U2＝44V，即电压表示数为44V，故A错误；灯泡与电阻并联，所以灯泡两端的电压与电阻、副线圈两端电压相等，对于灯泡，由于灯泡正常工作，因此有PL＝U2IL，对于电阻，依据欧姆定律可得IR＝eq\f(U2,R)，又因为I2＝IL＋IR，代入数据得IR＝2A，I2＝3A，即电流表示数为3A，故B错误；依据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，可得I1＝0.6A，因此通过保险丝的电流为0.6A，故C错误；依据公式PR＝U2IR，代入数据解得PR＝88W，即电阻消耗功率为88W，故D正确。答案：D12．(多选)图甲为一种自耦变压器(可视为志向变压器)的结构示意图。线圈匀称绕在圆环形铁芯上，滑动触头P在某一位置，在B、C间接一个沟通电压表和一个电阻R。若A、B间输入图乙所示的交变电压，则()A．t＝1×10－2s时，电压表的示数为零B．A、B间输入电压的瞬时值为u＝220eq\r(2)sin100πtVC．滑动触头P顺时针转动时，R两端的电压增大D．滑动触头P逆时针转动时，A、B间输入功率增大解析：电压表的读数为有效值，不为零，故A错误；由图乙可知T＝2×10－2s，故f＝eq\f(1,T)＝50Hz，ω＝2πf＝100πrad/s，所以A、B间输入电压的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin100πtV，故B正确；滑动触头P顺时针转动时，n2变小，依据变压器电压关系eq\f(U,UR)＝eq\f(n1,n2)知，R两端的电压减小，故C错误；滑动触头P逆时针转动时，n2变大，依据变压器电压关系eq\f(U,UR)＝eq\f(n1,n2)知，R两端的电压增大，因输入功率等于输出功率P入＝P出＝eq\f(Ueq\o\al(2,R),R)，所以滑动触头P逆时针转动时，A、B间输入功率增大，故D正确。答案：BD13．(多选)(2024·山东滨州质检)如图甲所示，一志向变压器原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，电流表和电压表是志向电表，副线圈接有“220V220W”的抽油烟机和“220V40W”的白炽灯。假如原线圈电压按图乙所示规律变更，抽油烟机正常工作，则下列说法正确的是()A．志向变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)＝eq\f(10,1)B．电流表A2的示数为1A，电压表的示数为220VC．抽油烟机的内阻为220ΩD．变压器的输入功率为260W解析：原线圈两端电压为U1＝eq\f(2200\r(2),\r(2))V＝2200V，抽油烟机正常工作，则副线圈两端电压U2＝220V，志向变压器原、副线圈的匝数比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(10,1)，故A正确；电流表A2的示数为I2＝eq\f(PM,U2)＋eq\f(PL,U2)＝eq\f(220,220)A＋eq\f(40,220)A≈1.18A，电压表的示数为220V，故B错误；抽油烟机正常工作时不符合欧姆定律，所以依据题中条件无法计算其内阻，故C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即为P入＝P出＝220W＋40W＝260W，故D正确。答案：AD14．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的匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴OO′以角速度ω匀速转动，制成一台沟通发电机，它与志向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起先计时。下列推断正确的是()A．沟通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2∶1C．电压表V的示数为NBωL2D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表和电压表示数均减小解析：图示线圈位置是与中性面垂直的位置，从图示位置起先计时，感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2·cosωt，A错。志向变压器的输入功率与输出功率相等，B错。原线圈电压的有效值U1＝eq\f(\r(2),2)NBωL2，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(1,2)得U2＝eq\r(2)NBωL2，由于二极管的单向导电性，副线圈中只有半个周期内有电流，设电压表示数为U，依据有效值的定义得eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)×eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)×T，所以电压表的示数U＝NBωL2，C对。若将滑动变阻器的滑片向下滑动，副线圈的总阻值增大，原线圈电压不变，副线圈电压也不变，电压表示数不变，由欧姆定律得副线圈的电流变小，原线圈中的电流也变小，电流表示数变小，D错。答案：C15．(多选)在如图甲所示的远