新課標(biāo)2025版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題四第1講直流電路與交流電路精練含解析

PAGE9-直流電路與溝通電路(45分鐘)[刷基礎(chǔ)]1．(2024·四川成都高三考前摸底)如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值隨時(shí)間變更的規(guī)律為e＝20eq\r(2)sin100πt(V)．下列說法正確的是()A．該線框轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是100HzB．該線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是20VC．t＝0.005s時(shí)刻，線框平面與中性面重合D．t＝0.05s時(shí)刻，穿過線圈的磁通量變更率為0解析：該線框轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率是f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)最大值是20eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t＝0.005s時(shí)刻，線框轉(zhuǎn)過的角度為100π×0.005＝eq\f(π,2)，此時(shí)平面與中性面垂直，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；t＝0.05s時(shí)刻，電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為0，此時(shí)穿過線圈的磁通量變更率為0，選項(xiàng)D正確．答案：D2.(2024·高考天津卷)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流．利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽視)通過志向變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，志向溝通電流表A、志向溝通電壓表V的讀數(shù)分別為I、U，R消耗的功率為P.若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則()A．R消耗的功率變?yōu)閑q\f(1,2)PB．電壓表V的讀數(shù)變?yōu)閑q\f(1,2)UC．電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID．通過R的交變電流頻率不變解析：溝通發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝NBSω，且有ω＝2πn，所以當(dāng)發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)速減半后，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值減半，有效值減半，又志向變壓器原、副線圈電壓有效值之比等于原、副線圈匝數(shù)比，故電壓表示數(shù)減為原來的一半，B項(xiàng)正確；由電功率P＝eq\f(U2,R)可知，變壓器輸出功率即R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由P＝UI可知，原線圈中電流減為原來的一半，C項(xiàng)錯(cuò)誤；交變電流的頻率與發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度成正比，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：B3．(多選)(2024·高考江蘇卷)如圖所示，電源E對(duì)電容器C充電，當(dāng)C兩端電壓達(dá)到80V時(shí)，閃光燈瞬間導(dǎo)通并發(fā)光，C放電．放電后，閃光燈斷開并熄滅，電源再次對(duì)C充電．這樣不斷地充電和放電，閃光燈就周期性地發(fā)光．該電路()A．充電時(shí)，通過R的電流不變B．若R增大，則充電時(shí)間變長(zhǎng)C．若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大D．若E減小為85V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變解析：充電時(shí)，電容器電荷量增加，兩端電壓增大，依據(jù)歐姆定律可知，R兩端的電壓減小，通過R的電流漸漸減小，A錯(cuò)誤；R增大，通過的平均電流變小，依據(jù)Q＝It可知充電時(shí)間變長(zhǎng)，B正確；依據(jù)Q＝CU，若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大，C正確；因?yàn)楫?dāng)C兩端電壓達(dá)到80V時(shí)，閃光燈瞬間導(dǎo)通并發(fā)光，所以若E減小為85V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變，D正確．答案：BCD4．(2024·山東淄博試驗(yàn)中學(xué)檢測(cè))有一溝通發(fā)電機(jī)模型，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)負(fù)載為白熾小燈泡，若線圈匝數(shù)為100匝，回路總電阻為2Ω，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過該線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變更規(guī)律為Φ＝0.04sinπtWb，設(shè)π2＝10，回路中電阻值恒定不變，則()A．t＝0時(shí)，回路瞬時(shí)電流為零B．t＝10s時(shí)，回路電流變更方向C．t＝1.5s時(shí)，回路瞬時(shí)電流最大D．從t＝0到t＝10s時(shí)間內(nèi)，回路產(chǎn)生的焦耳熱為400J解析：依據(jù)穿過線圈的磁通量隨時(shí)間的變更規(guī)律Φ＝0.04sinπtWb知，t＝0時(shí)，穿過回路的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，故A錯(cuò)誤；t＝10s時(shí)，穿過回路的磁通量為零，感應(yīng)電流最大，回路中的電流方向不變更，故B錯(cuò)誤；t＝1.5s時(shí)，穿過回路的磁通量最大，磁通量的變更率為零，回路中的瞬時(shí)電流最小，故C錯(cuò)誤；Em＝nBSω＝nΦmω＝4πV，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)πV，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(E2,R)t＝400J，故D正確．答案：D5．(多選)在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不行忽視，閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，以下說法正確的是()A．電源內(nèi)阻消耗的功率肯定增大B．電源內(nèi)阻消耗的功率肯定減小C．電源的輸出功率肯定減小D．電源的輸出功率可能減小解析：閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻增大，所在支路的電阻增大，外電路電阻增大，電源輸出電流減小，電源內(nèi)阻消耗的功率Pr＝I2r肯定減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)電源輸出功率最大的條件可知，當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源輸出功率最大．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，電源的輸出功率可能減小，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤．答案：BD6．(多選)(2024·山東青島調(diào)研檢測(cè))志向變壓器原線圈a的匝數(shù)n1＝100匝，副線圈b的匝數(shù)n2＝50匝，線圈a通過電阻R1接在u＝50eq\r(2)sin314t(V)的溝通電源上，“12V6W”的燈泡恰好正常發(fā)光，電阻R2＝24Ω，電壓表為志向電表．下列說法正確的是()A．交變電流的頻率為100HzB．原線圈兩端的電壓為50VC．電壓表的示數(shù)為24VD．R1消耗的功率是0.5W解析：由溝通電源的瞬時(shí)值表達(dá)式可知，角速度ω＝100πrad/s，則f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，故A錯(cuò)誤；燈泡正常發(fā)光，故副線圈中電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(6,12)A＝0.5A，所以電壓表示數(shù)為U2＝U＋I(xiàn)R2＝12V＋0.5×24V＝24V，故C正確；依據(jù)志向變壓器電壓比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可得原線圈兩端的電壓為U1＝48V，故B錯(cuò)誤；R1兩端的電壓為U1′＝(50－48)V＝2V，依據(jù)電流之比等于匝數(shù)的反比可得I1＝0.25A，則R1消耗的功率P′＝U1′I1＝2×0.25W＝0.5W，故D正確．答案：CD7．(多選)如圖所示，L1、L2、L3為三只完全相同的小燈泡，其中L1接在志向變壓器的原線圈上，L2、L3并聯(lián)在副線圈兩端，三只燈泡均正常發(fā)光．已知輸入端電壓為U，則()A．志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1∶2B．志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1C．小燈泡額定電壓為eq\f(U,2)D．小燈泡額定電壓為eq\f(U,3)解析：設(shè)每只小燈泡的額定電流為I，因并聯(lián)在副線圈兩端的兩只小燈泡均正常發(fā)光，所以副線圈中的總電流為2I，原、副線圈電流之比為1∶2，所以原、副線圈的匝數(shù)之比為2∶1，則有原、副線圈兩端的電壓之比為2∶1，故B正確，A錯(cuò)誤；設(shè)小燈泡的額定電壓為U1，則副線圈兩端電壓為U1，所以原線圈兩端電壓為2U1，又因?yàn)樵€圈與燈泡串聯(lián)，所以U＝2U1＋U1，解得U1＝eq\f(U,3)，故D正確，C錯(cuò)誤．答案：BD8．如圖所示，志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶5，原線圈接u1＝110sin100πtV的溝通電，電阻R1＝R2＝25Ω，D為志向二極管，則()A．通過電阻R1的電流為2AB．二極管的反向耐壓值應(yīng)大于550VC．原線圈的輸入功率為200WD．通過原線圈的電流為eq\f(15,11)A解析：由原線圈接u1＝110sin100πtV的溝通電與原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶5，依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副線圈的電壓為U2＝eq\f(5,1)×eq\f(110,\r(2))V＝275eq\r(2)V，通過電阻R1的電流為IR1＝eq\f(U2,R1)＝11eq\r(2)A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器副線圈電壓最大值為U2m＝eq\r(2)U2＝550V，故二極管的反向耐壓值應(yīng)大于550V，選項(xiàng)B正確；R1消耗的功率為PR1＝U2IR1＝6050W，故原線圈消耗的功率大于6050W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；通過電阻R1的電流為IR1＝11eq\r(2)A，則通過原線圈的電流應(yīng)當(dāng)大于I＝eq\f(n2,n1)IR1＝55eq\r(2)A，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B9．如圖所示，一個(gè)小型水電站，其溝通發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1肯定，通過志向升壓變壓器T1和志向降壓變壓器T2向遠(yuǎn)處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2.T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.下列說法正確的是()A．當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，U2減小，U4變大B．當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，P1變大，P3減小C．輸電線上損失的功率為ΔP＝eq\f(U\o\al(2,2),R)D．要減小線路的損耗，應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n2,n1)，同時(shí)應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n3,n4)解析：溝通發(fā)電機(jī)的輸出電壓U1肯定，匝數(shù)比不變，依據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，知U2不變，故A錯(cuò)誤；當(dāng)用戶的用電器增多時(shí)，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯(cuò)誤；輸電線上損失的功率ΔP＝eq\f(U\o\al(2,損),R)，輸電線上損失的電壓U損小于U2，故C錯(cuò)誤；輸送功率肯定時(shí)，依據(jù)P＝UI和P損＝I2R知，要減小線路的損耗，應(yīng)增大輸送電壓，又U1肯定，依據(jù)eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可知應(yīng)增大升壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n2,n1)，U3＝U2－I2R，U2增大，I2減小，所以U3增大，用戶電壓不變，依據(jù)eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)知，應(yīng)增大降壓變壓器的匝數(shù)比eq\f(n3,n4)，故D正確．答案：D[刷綜合]10．(2024·福建三明第一中學(xué)理科綜合)圖甲中志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時(shí)間t的變更關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時(shí)L2正常發(fā)光．下列說法正確的是()A．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大B．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20eq\r(2)sin50πtVC．若S1換接到2后，原線圈的輸入功率為1.6WD．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W解析：只斷開S2后，負(fù)載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，副線圈電壓不變，則副線圈的功率變小，即原線圈的輸入功率變小，A錯(cuò)誤；由圖乙知周期T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,0.02)rad/s＝100πrad/s，所以輸入電壓u的表達(dá)式應(yīng)為u＝20eq\r(2)·sin100πtV，B錯(cuò)誤；若S1換接到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，得電阻R兩端電壓有效值為4V，R消耗的電功率為P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(42,20)W＝0.8W，而變壓器兩端的功率相等，則原線圈輸入功率也為0.8W，C錯(cuò)誤，D正確．答案：D11．(多選)(2024·重慶巴蜀中學(xué)高三理科綜合)如圖所示，I為電流表示數(shù)，U為電壓表示數(shù)，P為定值電阻R2消耗的功率，Q為電容器C所帶的電荷量，W為電源通過電荷量q時(shí)電源做的功．當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右緩慢滑動(dòng)過程中，下列圖象能正確反映各物理量關(guān)系的是()解析：變阻器滑動(dòng)觸頭向右緩慢滑動(dòng)過程中，R1接入電路的電阻減小，電路中電流增大，R2消耗的功率為P＝I2R2，P∝I2，故A正確；電容器C的電壓UC＝E－I(R2＋r)，電荷量Q＝CUC＝C[E－I(R2＋r)]，則eq\f(ΔQ,ΔI)＝－C(R2＋r)，保持不變，則Q-I圖象是向下傾斜的直線，故B正確；電壓表示數(shù)U＝E－Ir，U-I圖象應(yīng)是向下傾斜的直線，故C錯(cuò)誤；電源通過電荷量q時(shí)電源做的功W＝qE，E是電源的電動(dòng)勢(shì)，則W-q是過原點(diǎn)的直線，故D錯(cuò)誤．答案：AB12．如圖所示，圖甲中M為一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變更狀況如圖乙所示．已知電流表讀數(shù)在0.2A以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．不考慮電表對(duì)電路的影響，以下推斷正確的是()A．電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.4VB．變阻器的觸頭向右滑動(dòng)時(shí)，V2讀數(shù)漸漸減小C．此電路中，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為0.9WD．變阻器的最大阻值為30Ω解析：由題圖甲知，電壓表V2測(cè)量路端電壓，電流增大時(shí)，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以最上面的圖線表示V2的讀數(shù)與電流的關(guān)系，此圖線斜率的肯定值大小等于電源的內(nèi)阻，為r＝eq\f(3.4－3.0,0.2)Ω＝2Ω.當(dāng)電流I＝0.1A時(shí)，U＝3.4V，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝U＋I(xiàn)r＝3.4V＋0.1×2V＝3.6V，故A錯(cuò)誤；變阻器的觸頭向右滑動(dòng)時(shí)，R接入電路的阻值漸漸變大，總電流漸漸減小，內(nèi)電壓漸漸減小，路端電壓即V2的讀數(shù)漸漸增大，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，電動(dòng)機(jī)的電阻rM＝eq\f(0.8－0.4,0.1)Ω＝4Ω.當(dāng)I＝0.3A時(shí)，U＝3V，電動(dòng)機(jī)的輸入功率最大，為P＝UI＝3×0.3W＝0.9W，又因電動(dòng)機(jī)有內(nèi)阻，則最大輸出功率肯定小于0.9W，故C錯(cuò)誤；當(dāng)I＝0.1A時(shí)，電路中電流最小，變阻器的電阻為最大值，所以R＝eq\f(E,I)－r－rM＝(eq\f(3.6,0.1)－2－4)Ω＝30Ω，故D正確．答案：D13．圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式溝通發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′(OO′沿水平方向)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10Ω連接，與電阻R并聯(lián)的溝通電壓表為志向電壓表，示數(shù)為10V．圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時(shí)間t變更的圖象．則()A．此溝通發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平均值為10eq\r(2)VB．t＝0.02s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零C．R兩端的電壓u隨時(shí)間t變更的規(guī)律是u＝10eq\r(2)·cos100πtVD．當(dāng)ab邊速度方向向上時(shí)，它所受安培力的方向也向上解析：矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦溝通電，外電阻R＝10Ω，電壓表示數(shù)為10V，說明eq\f(Em,\r(2))＝10V，即Em＝10eq\r(2)V．依據(jù)題圖乙t＝0時(shí)磁通量等于0可推斷t＝0時(shí)R兩端的電壓最大，所以R兩端的電壓隨時(shí)間變更的規(guī)律為u＝10eq\r(2)cosωt＝10eq\r(2)·cos100πtV，選項(xiàng)C對(duì)．將t＝0.02s代入R兩端的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式，得u＝10eq\r(2)V，選項(xiàng)B錯(cuò)．依據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流總是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以當(dāng)ab邊速度方向向上時(shí)，它所受安培力的方向向下，選項(xiàng)D錯(cuò)．電動(dòng)勢(shì)平均值為磁通量和時(shí)間的比值，而該比值最大為Em＝10eq\r(2)V，所以平均值肯定比Em＝10eq\r(2)V小，選項(xiàng)A錯(cuò)．答案：C14．(多選)(2024·四川樹德中學(xué)高三二診)在如圖甲所示的電路中，志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，a、b兩端接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(報(bào)警器未畫出)，圖中電壓表和電流表均為志向電表，D為志向二極管，R0為定值電阻，L為電阻恒定的指示燈，RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的上升而減小．下列說法中正確的是()A．電壓表的示數(shù)為22VB．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，電壓表示數(shù)將變大C．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，電流表示數(shù)將變大D．若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，指示燈L將變暗解析：設(shè)原線圈兩端電壓為U1，依據(jù)熱效應(yīng)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，則副線圈的電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝11eq\r(2)V，故A錯(cuò)誤；輸入端的電壓不變，匝數(shù)比不變，則電壓表示數(shù)不變，故B錯(cuò)誤；若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，RT電阻變小，輸出的總功率變大，則輸入端的電功率變大，電壓不變，則電流表的示數(shù)變大，故C正確；若RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，RT電