新课标2025版高考物理二轮复习专题四第1讲直流电路与交流电路精练含解析

PAGE9-直流电路与沟通电路(45分钟)[刷基础]1．(2024·四川成都高三考前摸底)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)sin100πt(V)．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：D2.(2024·高考天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽视)通过志向变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，志向沟通电流表A、志向沟通电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的eq\f(1,2)，则()A．R消耗的功率变为eq\f(1,2)PB．电压表V的读数变为eq\f(1,2)UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变解析：沟通发电机产生的感应电动势最大值Em＝NBSω，且有ω＝2πn，所以当发电机线圈转速减半后，感应电动势最大值减半，有效值减半，又志向变压器原、副线圈电压有效值之比等于原、副线圈匝数比，故电压表示数减为原来的一半，B项正确；由电功率P＝eq\f(U2,R)可知，变压器输出功率即R消耗的功率变为原来的eq\f(1,4)，A项错误；由P＝UI可知，原线圈中电流减为原来的一半，C项错误；交变电流的频率与发电机线圈转动角速度成正比，故D项错误．答案：B3．(多选)(2024·高考江苏卷)如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电．这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光．该电路()A．充电时，通过R的电流不变B．若R增大，则充电时间变长C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D．若E减小为85V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变解析：充电时，电容器电荷量增加，两端电压增大，依据欧姆定律可知，R两端的电压减小，通过R的电流渐渐减小，A错误；R增大，通过的平均电流变小，依据Q＝It可知充电时间变长，B正确；依据Q＝CU，若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大，C正确；因为当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导通并发光，所以若E减小为85V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变，D正确．答案：BCD4．(2024·山东淄博试验中学检测)有一沟通发电机模型，矩形金属线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，发电机负载为白炽小灯泡，若线圈匝数为100匝，回路总电阻为2Ω，线圈转动过程中穿过该线圈的磁通量Φ随时间t的变更规律为Φ＝0.04sinπtWb，设π2＝10，回路中电阻值恒定不变，则()A．t＝0时，回路瞬时电流为零B．t＝10s时，回路电流变更方向C．t＝1.5s时，回路瞬时电流最大D．从t＝0到t＝10s时间内，回路产生的焦耳热为400J解析：依据穿过线圈的磁通量随时间的变更规律Φ＝0.04sinπtWb知，t＝0时，穿过回路的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，故A错误；t＝10s时，穿过回路的磁通量为零，感应电流最大，回路中的电流方向不变更，故B错误；t＝1.5s时，穿过回路的磁通量最大，磁通量的变更率为零，回路中的瞬时电流最小，故C错误；Em＝nBSω＝nΦmω＝4πV，故产生的感应电动势的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)πV，回路中产生的焦耳热Q＝eq\f(E2,R)t＝400J，故D正确．答案：D5．(多选)在如图所示的电路中，电源内阻不行忽视，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片P由a端滑向b端的过程中，以下说法正确的是()A．电源内阻消耗的功率肯定增大B．电源内阻消耗的功率肯定减小C．电源的输出功率肯定减小D．电源的输出功率可能减小解析：闭合开关后，当滑动变阻器的滑片P由a端滑向b端的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，所在支路的电阻增大，外电路电阻增大，电源输出电流减小，电源内阻消耗的功率Pr＝I2r肯定减小，选项A错误，B正确；依据电源输出功率最大的条件可知，当外电路电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大．当滑动变阻器的滑片P由a端滑向b端的过程中，电源的输出功率可能减小，选项D正确，C错误．答案：BD6．(多选)(2024·山东青岛调研检测)志向变压器原线圈a的匝数n1＝100匝，副线圈b的匝数n2＝50匝，线圈a通过电阻R1接在u＝50eq\r(2)sin314t(V)的沟通电源上，“12V6W”的灯泡恰好正常发光，电阻R2＝24Ω，电压表为志向电表．下列说法正确的是()A．交变电流的频率为100HzB．原线圈两端的电压为50VC．电压表的示数为24VD．R1消耗的功率是0.5W解析：由沟通电源的瞬时值表达式可知，角速度ω＝100πrad/s，则f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，故A错误；灯泡正常发光，故副线圈中电流为I＝eq\f(P,U)＝eq\f(6,12)A＝0.5A，所以电压表示数为U2＝U＋IR2＝12V＋0.5×24V＝24V，故C正确；依据志向变压器电压比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可得原线圈两端的电压为U1＝48V，故B错误；R1两端的电压为U1′＝(50－48)V＝2V，依据电流之比等于匝数的反比可得I1＝0.25A，则R1消耗的功率P′＝U1′I1＝2×0.25W＝0.5W，故D正确．答案：CD7．(多选)如图所示，L1、L2、L3为三只完全相同的小灯泡，其中L1接在志向变压器的原线圈上，L2、L3并联在副线圈两端，三只灯泡均正常发光．已知输入端电压为U，则()A．志向变压器原、副线圈的匝数比为1∶2B．志向变压器原、副线圈的匝数比为2∶1C．小灯泡额定电压为eq\f(U,2)D．小灯泡额定电压为eq\f(U,3)解析：设每只小灯泡的额定电流为I，因并联在副线圈两端的两只小灯泡均正常发光，所以副线圈中的总电流为2I，原、副线圈电流之比为1∶2，所以原、副线圈的匝数之比为2∶1，则有原、副线圈两端的电压之比为2∶1，故B正确，A错误；设小灯泡的额定电压为U1，则副线圈两端电压为U1，所以原线圈两端电压为2U1，又因为原线圈与灯泡串联，所以U＝2U1＋U1，解得U1＝eq\f(U,3)，故D正确，C错误．答案：BD8．如图所示，志向变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶5，原线圈接u1＝110sin100πtV的沟通电，电阻R1＝R2＝25Ω，D为志向二极管，则()A．通过电阻R1的电流为2AB．二极管的反向耐压值应大于550VC．原线圈的输入功率为200WD．通过原线圈的电流为eq\f(15,11)A解析：由原线圈接u1＝110sin100πtV的沟通电与原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶5，依据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副线圈的电压为U2＝eq\f(5,1)×eq\f(110,\r(2))V＝275eq\r(2)V，通过电阻R1的电流为IR1＝eq\f(U2,R1)＝11eq\r(2)A，选项A错误；变压器副线圈电压最大值为U2m＝eq\r(2)U2＝550V，故二极管的反向耐压值应大于550V，选项B正确；R1消耗的功率为PR1＝U2IR1＝6050W，故原线圈消耗的功率大于6050W，选项C错误；通过电阻R1的电流为IR1＝11eq\r(2)A，则通过原线圈的电流应当大于I＝eq\f(n2,n1)IR1＝55eq\r(2)A，选项D错误．答案：B9．如图所示，一个小型水电站，其沟通发电机的输出电压U1肯定，通过志向升压变压器T1和志向降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2.T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是()A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4变大B．当用户的用电器增多时，P1变大，P3减小C．输电线上损失的功率为ΔP＝eq\f(U\o\al(2,2),R)D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比eq\f(n2,n1)，同时应增大降压变压器的匝数比eq\f(n3,n4)解析：沟通发电机的输出电压U1肯定，匝数比不变，依据eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，知U2不变，故A错误；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；输电线上损失的功率ΔP＝eq\f(U\o\al(2,损),R)，输电线上损失的电压U损小于U2，故C错误；输送功率肯定时，依据P＝UI和P损＝I2R知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1肯定，依据eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可知应增大升压变压器的匝数比eq\f(n2,n1)，U3＝U2－I2R，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，依据eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)知，应增大降压变压器的匝数比eq\f(n3,n4)，故D正确．答案：D[刷综合]10．(2024·福建三明第一中学理科综合)图甲中志向变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变更关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()A．只断开S2后，原线圈的输入功率增大B．输入电压u的表达式u＝20eq\r(2)sin50πtVC．若S1换接到2后，原线圈的输入功率为1.6WD．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W解析：只断开S2后，负载电阻变为原来的2倍，副线圈电压不变，则副线圈的功率变小，即原线圈的输入功率变小，A错误；由图乙知周期T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,0.02)rad/s＝100πrad/s，所以输入电压u的表达式应为u＝20eq\r(2)·sin100πtV，B错误；若S1换接到2后，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(5,1)，U1＝eq\f(20\r(2),\r(2))V＝20V，得电阻R两端电压有效值为4V，R消耗的电功率为P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(42,20)W＝0.8W，而变压器两端的功率相等，则原线圈输入功率也为0.8W，C错误，D正确．答案：D11．(多选)(2024·重庆巴蜀中学高三理科综合)如图所示，I为电流表示数，U为电压表示数，P为定值电阻R2消耗的功率，Q为电容器C所带的电荷量，W为电源通过电荷量q时电源做的功．当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，下列图象能正确反映各物理量关系的是()解析：变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中，R1接入电路的电阻减小，电路中电流增大，R2消耗的功率为P＝I2R2，P∝I2，故A正确；电容器C的电压UC＝E－I(R2＋r)，电荷量Q＝CUC＝C[E－I(R2＋r)]，则eq\f(ΔQ,ΔI)＝－C(R2＋r)，保持不变，则Q­I图象是向下倾斜的直线，故B正确；电压表示数U＝E－Ir，U­I图象应是向下倾斜的直线，故C错误；电源通过电荷量q时电源做的功W＝qE，E是电源的电动势，则W­q是过原点的直线，故D错误．答案：AB12．如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变更状况如图乙所示．已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动．不考虑电表对电路的影响，以下推断正确的是()A．电路中电源电动势为3.4VB．变阻器的触头向右滑动时，V2读数渐渐减小C．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9WD．变阻器的最大阻值为30Ω解析：由题图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V2的读数与电流的关系，此图线斜率的肯定值大小等于电源的内阻，为r＝eq\f(3.4－3.0,0.2)Ω＝2Ω.当电流I＝0.1A时，U＝3.4V，则电源的电动势E＝U＋Ir＝3.4V＋0.1×2V＝3.6V，故A错误；变阻器的触头向右滑动时，R接入电路的阻值渐渐变大，总电流渐渐减小，内电压渐渐减小，路端电压即V2的读数渐渐增大，故B错误；由题图乙可知，电动机的电阻rM＝eq\f(0.8－0.4,0.1)Ω＝4Ω.当I＝0.3A时，U＝3V，电动机的输入功率最大，为P＝UI＝3×0.3W＝0.9W，又因电动机有内阻，则最大输出功率肯定小于0.9W，故C错误；当I＝0.1A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以R＝eq\f(E,I)－r－rM＝(eq\f(3.6,0.1)－2－4)Ω＝30Ω，故D正确．答案：D13．图甲为小型旋转电枢式沟通发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10Ω连接，与电阻R并联的沟通电压表为志向电压表，示数为10V．图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变更的图象．则()A．此沟通发电机的电动势平均值为10eq\r(2)VB．t＝0.02s时R两端的电压瞬时值为零C．R两端的电压u随时间t变更的规律是u＝10eq\r(2)·cos100πtVD．当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上解析：矩形线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，产生正弦沟通电，外电阻R＝10Ω，电压表示数为10V，说明eq\f(Em,\r(2))＝10V，即Em＝10eq\r(2)V．依据题图乙t＝0时磁通量等于0可推断t＝0时R两端的电压最大，所以R两端的电压随时间变更的规律为u＝10eq\r(2)cosωt＝10eq\r(2)·cos100πtV，选项C对．将t＝0.02s代入R两端的电压瞬时值的表达式，得u＝10eq\r(2)V，选项B错．依据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项D错．电动势平均值为磁通量和时间的比值，而该比值最大为Em＝10eq\r(2)V，所以平均值肯定比Em＝10eq\r(2)V小，选项A错．答案：C14．(多选)(2024·四川树德中学高三二诊)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，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，图中电压表和电流表均为志向电表，D为志向二极管，R0为定值电阻，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处出现火灾时，电压表示数将变大C．若RT处出现火灾时，电流表示数将变大D．若RT处出现火灾时，指示灯L将变暗解析：设原线圈两端电压为U1，依据热效应可得eq\f(U\o\al(2,1),R)T＝eq\f(220V2,R)×eq\f(T,2)，解得U1＝110eq\r(2)V，则副线圈的电压U2＝eq\f(n2,n1)U1＝11eq\r(2)V，故A错误；输入端的电压不变，匝数比不变，则电压表示数不变，故B错误；若RT处出现火灾时，RT电阻变小，输出的总功率变大，则输入端的电功率变大，电压不变，则电流表的示数变大，故C正确；若RT处出现火灾时，RT电