2025届高考物理二轮复习专题强化练十一直流电路与交流电路含解析

PAGE8-专题强化练(十一)考点1直流电路的动态分析1．(多选)(2024·潍坊联考)如图所示的U-I图象中，图线I为某电源的路端电压与电流的关系图线，图线Ⅱ为某一电阻R的U-I图线．用该电源干脆与电阻R连接成闭合电路，由图象可知()A．R的阻值为1.5ΩB．电源电动势为3V，内阻为0.5ΩC．电源的输出功率为3.0WD．电源内部消耗功率为1.5W解析：由于电源的路端电压与电流的关系图线Ⅰ和电阻R的U-I图线Ⅱ都为直线，所以电源的路端电压与电流的关系图线Ⅰ的斜率的肯定值等于电源内阻，r＝1.5Ω；电阻R的U-I图线Ⅱ的斜率等于电阻R的阻值，R＝1.5Ω，选项A正确，B错误；电源的路端电压与电流的关系图线和电阻R的U-I图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为P＝UI＝1.5×1.0W＝1.5W，选项C错误；由EI＝P＋Pr解得电源内部消耗的功率为Pr＝EI－P＝3.0×1.0W－1.5W＝1.5W，选项D正确．答案：AD2．(2024·广州四校联考)图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线．用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8V．则该电路可能为()解析：由上图可知电源电动势为E＝6V，电源内阻为r＝eq\f(6－4,4)Ω＝0.5Ω，由电压的安排原理得eq\f(E－U端,r)＝eq\f(U端,R外)，解得R外＝2Ω.选项A三个电阻并联R外＝1Ω，选项B两个电阻串联完再与第三个电阻并联R外＝2Ω，选项C三个电阻串联R外＝9Ω，选项D两个电阻并联完再与第三个电阻串联R外＝4.5Ω，故B正确．答案：B3．(2024·信阳模拟)如图所示，电源电动势为4V，内阻1Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝R3＝4Ω，R4＝8Ω，电容器C＝6.0μF，闭合S电路达稳定状态后，电容器极板所带电量为()A．1.5×10－5C B．3.0×10－5CC．2.0×10－5C D．2.1×10－5C解析：由电路结构可知，电路中的总电阻为R总＝R1＋r＋eq\f(R4（R2＋R3）,R2＋R3＋R4)＝8Ω，电路中的电流为I＝eq\f(E,R总)＝0.5A，电容器两极板间的电势差为UC＝UR1＋UR2＝IR1＋eq\f(I,2)R2＝2.5V，电容器极板所带电量为Q＝CUC＝1.5×10－5C，故A正确，B、C、D错误．答案：A考点2交变电流的产生4．(2024·郑州模拟)如图，试验室一台手摇沟通发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10eq\r(2)sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为10eq\r(2)VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中志向沟通电流表A的示数为1.0A解析：正弦式沟通电电动势瞬时表达式为e＝Emsinωt，由此可知Em＝10eq\r(2)V，ω＝10πrad/s，则该交变电流的频率f＝eq\f(ω,2π)＝5Hz；该电动势的有效值为E＝eq\f(10\r(2),\r(2))V＝10V，则A、B错误；电路中志向沟通电流表A的示数I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(10,9＋1)A＝1A；外接电阻R所消耗的电功率P＝I2R＝12×9W＝9W，故C错误，D正确．答案：D5．(2024·成都模拟)如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变更的规律为e＝20eq\r(2)sin100πtV．下列说法正确的是()A．该线框转动的频率是100HzB．该线框产生的交变电动势最大值是20VC．t＝0.005s时刻，线框平面与中性面重合D．t＝0.05s时刻，穿过线圈的磁通量变更率为0解析：该线框转动的频率是f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，选项A错误；该线框产生的交变电动势最大值是20eq\r(2)V，选项B错误；t＝0.005s时刻，线框转过的角度为100π×0.005＝eq\f(π,2)，此时平面与中性面垂直，选项C错误；t＝0.05s时刻，电动势的瞬时值为0，此时穿过线圈的磁通量变更率为0，选项D正确．答案：D6．(多选)(2024·太原一模)图1中，单匝矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动．变更线圈的转速，穿过该线圈的磁通量随时间分别按图2中图线甲、乙的规律变更．设线圈的电阻为1.0Ω，则()A．图线甲对应线圈在t＝0时产生的感应电动势最大B．图线甲、乙对应的线圈在t＝2.0s时，线圈平面均平行于磁感线C．图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4D．图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为2.5πA解析：在t＝0时，Φ甲最大，则产生的感应电动势最小，故A错误；因为在t＝0.2s×10＝2.0s时，Φ甲＝Φ乙＝0，所以线圈平面均平行于磁感线，故B正确；由图(b)可知甲、乙图线对应的周期之比为4∶5，而线圈的转速n＝eq\f(1,T)，所以图线甲、乙对应的线圈转速之比为5∶4，故C正确；甲图线对应的线圈中沟通电压的峰值Em＝BSω＝Φmω＝0.4×eq\f(2π,0.16)V＝5πV．电流的峰值Im＝eq\f(Em,R)＝5πA，故D项错误．答案：BC7．(2024·珠海模拟)图甲是小型沟通发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为沟通电流表，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置起先计时，产生的交变电流随时间变更的图象如图乙所示，以下推断正确的是()A．沟通电的频率是100HzB．电流表的示数为20AC．0.02s时穿过线圈的磁通量最大D．0.01s时线圈平面与磁场方向平行解析：由乙图知周期T＝0.02s，则频率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)Hz＝50Hz，故A错误；电流表的示数为有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(10\r(2),\r(2))A＝10A，故B错误；由乙图知0.02s时线框中感应电流最大，说明线框与磁场平行，磁通量为零，故C错误；0.01s时线圈产生的感应电动势最大，说明线框与磁场平行，磁通量为零，故D正确．答案：D8．(2024·惠州六校联盟)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铁转动，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，以下正确的是()A．磁铁的转速为2.5r/sB．线圈两端电压的有效值为6VC．交变电流的电压表达式为u＝12sin10πt(V)D．该交变电流可以干脆加在击穿电压为10V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)＝2.5r/s，故A正确；通过乙图可知电压的最大值为12V，故有效值U＝eq\f(Um,\r(2))＝6eq\r(2)V，故B错误；周期T＝0.4s，故ω＝eq\f(2π,T)＝5πrad/s，故电压的表达式为u′＝12sin5πt(A)，故C错误；电容器的击穿电压为沟通电的最大值，而沟通电的最大值大于电容器的击穿电压，故不能，故D错误．答案：A考点3变压器和远距离输电9．(2024·珠海模拟)如图所示，一志向变压器原线圈的匝数n1＝1100匝，副线圈的匝数n2＝220匝，沟通电源的电压u＝220eq\r(2)sin(100πt)V，R为负载电阻，电压表、电流表均为志向电表，则下列说法中正确的是()A．沟通电的频率为100HzB．电压表的示数为44VC．电流表A1的示数大于电流表A2的示数D．变压器的输入功率大于输出功率解析：沟通电的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,100π)s＝0.02s，f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A项错误；原线圈的电压U1＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，则U2＝44V，故B项正确；原、副线圈的电流比等于匝数反比，因为n1>n2，所以I1<I2，即电流表A1示数小于电流表A2示数，故C项错误；变压器的输入功率等于输出功率，故D项错误．答案：B10．(2024·邢台模拟)如图所示，志向变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是志向沟通电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是志向沟通电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是()A．I1和I2表示电流的瞬时值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小解析：沟通电压表、电流表的读数都为有效值，故选项A、B错误；当滑动变阻器滑片P向下滑动时，副线圈输出电路的总电阻减小，电压表的示数U2不变，由欧姆定律可知I2增大，则输出功率增大，从而输入功率增大，输入电压U1不变，I1增大，故选项C正确，选项D错误．答案：C11．(2024·贵阳模拟)如图所示，志向变压器的原线圈与稳定的正弦沟通电源相连，副线圈的滑动头P可上下滑动．设原线圈输入电压为U1，副线圈输出电压为U2，负载为定值电阻R，原、副线圈电流比为k.则()A．P下移，k增大 B．P上移，k增大C．P上移，U1减小 D．P下移，U2增大解析：依据eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝k，P下移副线圈的匝数n2削减，所以原副线圈的电流表k减小，若P上移n2增大，原副线圈的电流表增大，故A错误，B正确；电压与匝数成正比，所以副线圈的电压U2减小，D错误；再依据eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)，P下移副线圈的匝数n2削减，U2减小，U1与匝数无关，变更匝数U1不变，所以C、D错误．答案：B12．(2024·衡水中学模拟)电动机的内电阻r＝2Ω，与R＝8Ω的电阻串联接在发电机线圈上，如图所示，已知线圈面积为eq\f(\r(2),20)m2，共100匝，线圈的电阻为2Ω，线圈在磁感应强度B＝eq\f(2,π)T的匀强磁场中绕垂直磁感线的轴OO′以转速n＝600r/min匀速转动时，在合上开关S后电动机正常工作，电压表的示数为100V，下列说法正确的是()A．电路中电流的最大值为5eq\r(2)AB．电路中电流的最大值为10eq\r(2)AC．电动机正常工作时的输出功率为1000WD．电动机正常工作时的输出功率为800eq\r(2)W解析：线圈转动时的角速度：ω＝2π·n＝2π×10rad/s＝20πrad/s；线圈转动时产生的电动势的最大值为：Em＝NBSω＝100×eq\f(2,π)×eq\f(\r(2),20)×20πV＝200eq\r(2)V；有效值为：E＝eq\f(Em,\r(2))＝200V；设线圈的电阻为r′，则电路中的电流I＝eq\f(E－U,R＋r′)＝eq\f(200－100,8＋2)A＝10A，故电路中最大电流为10eq\r(2)A，故A错误，B正确．电动机正常工作时的输出功率为：P＝UI－I2r＝100×10W－102×2W＝800W，故C、D错误．答案：B13．(多选)(2024·福州模拟)如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为志向变压器．升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压变更规律如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100Ω.降压变压器副线圈电路部分为一火警报警系统原理图，其中R1为肯定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度上升时其阻值变小．电压表V显示加在报警器上的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为750kW.下列说法中正确的有()A．降压变压器副线圈输出的沟通电频率为50HzB．远距离输电线路损耗的功率为180kWC．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变大解析：由题图乙知沟通电的周期为0.02s，所以频率为50Hz，A正确；由题图乙知升压变压器输入端电压有效值为250V，依据电压与匝数成正比知副线圈电压为25000V，所以输电线中的电流I＝eq\f(P,U)＝30A，输电线损失的电压ΔU＝IR＝30×100V＝3000V，输电线路损耗功率ΔP＝ΔU·I＝90kW，B错误；当传感器R2所在处出现火警时，其阻值减小，可以认为降压变压器副线圈两端电压不变，降压变压器副线圈中电流增大，定值电阻所分电压增大，所以电压表V的示数变小，C错误；降压变压器副线圈电流增大，依据电流与匝数成反比知，输电线上的电流变大，D正确．答案：AD14．(2024·深圳模拟)在如图甲所示的电路中，志向变压器原、副线圈匝数比为10∶1，a、b两端接入图乙所示的电压，图中电压表和电流表均为志向电表，D为志向二极管，R0为定制电阻，L为电阻恒定的指示灯，RT为热敏电阻，其阻值随温度的上升而减小．下列说法中正确的是()A．电压表的示数为22VB．若RT