2020江苏高考物理二轮课后演练：专题四第1讲 直流电路与交流电路 Word版含解析

(建议用时：25分钟)
一、单项选择题
1．(2019·南京二模)如图所示的电路中，当滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时，下列说法正确的是()
A．电压表的读数减小
B．R1消耗的功率增大
C．电源的输出功率增大
D．电容器C所带电荷量增多
解析：选D.根据电路图可知，R1、R2串联后接在电源两端，电容器C并联在R2两端，电压表V测路端电压．当滑动触头P向下滑动时，R2连入电路的电阻变大，则外电路总电阻R
变大，由I＝E
R＋r
知电流I减小，由U＝E－Ir知路端电压增大，则电压表示数变大，电源的输出功率P出＝UI无法判断．由P R1＝I2R1知，R1消耗的功率变小．由U R2＝E－(R1＋r)I知电容器两端电压变大，则电容器所带电荷量增多．综上所述，A、B、C错误，D正确．2．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比值为()
A．2 B．3
C．4 D．5
解析：选B.设理想变压器原、副线圈匝数比值为k，根据题述，当开关S断开时，电流表示数为I，则由闭合电路欧姆定律得，U＝IR1＋U1.由变压公式U1/U2＝k及功率关系U1I＝U2I2，可得I2/I＝k，即副线圈输出电流为I2＝kI，U2＝I2(R2＋R3)＝kI(R2＋R3)．当开关S闭合时，电流表示数为4I，则有U＝4IR1＋U′1.由变压器公式U′1/U′2＝k及功率关系U′1·4I＝U′2I′2，可得I′2/(4I)＝k，即副线圈输出电流为I′2＝4kI，U′2＝I′2R2＝4kIR2；联立解得k＝3，选项B 正确．
3．(2017·高考北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝2202sin 100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是()
A．原线圈的输入功率为220 2 W
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为110 2 V
D ．副线圈输出交流电的周期为50 s
解析：选B.由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为220 2 V ，故有效值为U 1＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，故副线圈电压的有效值为U 2＝110 V ，故输出功率P 2＝U 22
R ＝220
W ，再由输入功率等于输出功率知，P 1＝P 2＝220 W ，A 项错误；根据欧姆定律知，I 2＝U 2
R ＝2
A ，I 1I 2＝n 2
n 1，得I 1＝1 A ，故电流表读数为1 A ，所以B 项正确；电压表的读数为有效值，即U 2
＝110 V ，C 项错误；由交流电压的表达式可知，ω＝100π(rad/s)，又T ＝2π
ω
，解得T ＝0.02 s ，
所以D 项错误．
4．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈．在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2.在将滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中( )
A ．U 2>U 1，U 2降低
B ．U 2>U 1，U 2升高
C ．U 2<U 1，U 2降低
D ．U 2<U 1，U 2升高
解析：选C.由变压器的变压公式U 1U 2＝n 1
n 2
可知，由于原线圈匝数n 1大于副线圈匝数n 2，因
此有U 1>U 2，当滑动触头从M 点顺时针旋转到N 点的过程中，n 2减小，因此U 2降低，C 项正确．
5．(2019·连云港质检)如图所示，电源电动势为E ，内阻为r .电路中的R 2、R 3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R 0为定值电阻，R 1为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)．当开关S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，则下列说法中正确的是( )
A ．只逐渐增大R 1的光照强度，电阻R 0消耗的电功率变大，R 3中有向上的电流
B ．只将R 3的滑片P 2向上移动时，电源消耗的功率变大，R 3中有向上的电流
C ．只将R 2的滑片P 1向下移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动
D ．若断开开关S ，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动
解析：选A.只逐渐增大R 1的光照强度，R 1的阻值减小，电流变大，R 0消耗的电功率变大，电容器的电压增大，电容器充电，R 3中有向上的电流，A 选项正确；由于R 3与电容器相连，而电容器隔直流，所以只调节R 3的阻值对电路中的电流和电压没有影响，电源消耗的功率不变，R 3中没有向上的电流，B 选项错误；只将R 2的滑片P 1向下移动时，电路中的电流不变，
因此电容器两端的电压U 2增大，带电微粒受到的电场力F ＝qE ＝q U 2
d 变大，微粒将向上运动，
C 选项错误；若断开开关S ，电容器将通过R 3、R 2放电，电容器所带电荷量减少，带电微粒向下运动，
D 选项错误．
6．如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )
A ．小灯泡变亮
B ．小灯泡变暗
C ．原、副线圈两端电压的比值不变
D ．通过原、副线圈电流的比值不变 解析：选B.由U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2
n 1U 1①
由U 1U ′2＝n 1－Δn
n 2－Δn 得U ′2＝n 2－Δn n 1－Δn U 1
② 由
②①
得：U ′2U 2＝（n 2－Δn ）n 1（n 1－Δn ）n 2＝n 2n 1－Δnn 1n 2n 1－Δnn 2，因为n 2＜n 1，所以U ′2
U 2＜1，即U ′2＜U 2，故小
灯泡变暗，B 正确，A 错误；由以上分析过程可以看出，C 错误；由I 1I 2＝n 2n 1和I ′1I ′2＝n 2－Δn
n 1－Δn 可见，
D 错误．
7．(2019·镇江模拟)如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么，理想变压器的匝数比n 1∶n 2∶n 3为( )
A ．1∶1∶1
B ．3∶2∶1
C ．6∶2∶1
D ．2∶2∶1
解析：选B.灯泡正常发光，可得U A ＝U B ＝U C ＝U D ，所以U 2＝2U 3，由理想变压器的电压关系得n 2n 3＝U 2U 3＝2
1，可得n 2＝2n 3.灯泡都正常发光，则功率相等，即P A ＝P B ＝P C ＝P D .由P ＝
I 2R 得I A ＝I B ＝I C ＝I D ，即I 1＝I 2＝I 3.
由理想变压器的功率关系得U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3，即n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3，可得n 1＝n 2＋n 3＝2n 3
＋n 3＝3n 3.所以n 1∶n 2∶n 3＝3∶2∶1.
8．如图1所示，M 为一电动机，当滑动变阻器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化情况如图2所示，已知电流表读数在0.2 A 以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断不正确的是( )
A ．电路中的电源电动势为3.9 V
B ．电动机的电阻为4 Ω
C ．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9 W
D ．变阻器的最大阻值为32 Ω
解析：选C.由电路图1知，电压表V 2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V 2的电压与电流的关系，此图线的斜率大小等于电源的内阻，为r ＝3.6－3.00.2 Ω＝3 Ω；当电流I ＝0.1 A 时，U ＝3.6 V ，则电源的电动势E ＝U ＋Ir ＝3.6 V ＋
0.1×3 V ＝3.9 V ，故A 正确；由图可知，电动机的电阻r M ＝0.8－0.4
0.1 Ω＝4 Ω，故B 正确；当
I ＝0.3 A 时，U ＝3.0 V ，电动机的输入功率最大，最大输入功率为P ＝UI ＝3×0.3 W ＝0.9 W ，电动机的热功率为P r M ＝I 2r M ＝0.32×4 W ＝0.36 W ，则最大的输出功率为P 出＝0.9 W －0.36 W ＝0.54 W ，故C 错误；当I ＝0.1 A 时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以R ＝
E
I －r －r M ＝⎝⎛⎭
⎫3.9
0.1－3－4 Ω＝32 Ω，故D 正确． 9．(2019·宿迁段考)在如图所示的电路中，已知电阻R 1的阻值小于滑动变阻器R 的最大阻值．闭合开关S ，在滑动变阻器的滑片P 由左端向右端滑动的过程中，四个电表V 1、V 2、A 1、A 2的示数及变化量分别用U 1、U 2、I 1、I 2、ΔU 1、ΔU 2、ΔI 1、ΔI 2表示，下列说法中正确的是( )
A ．U 1先变大后变小，I 1不变
B ．U 1先变小后变大，I 1变小 C.
ΔU 1ΔI 2的绝对值先变大后变小，ΔU 2ΔI 2
的绝对值不变 D ．U 2先变小后变大，I 2先变小后变大
解析：选D.滑片P 由滑动变阻器的左端向右端滑动的过程中，滑动变阻器R 的左半部分与R 1串联然后与R 的右半部分并联，并联电阻先变大后变小，所以电路总电阻先变大后变小，
根据闭合电路欧姆定律，I 2先变小后变大，U 1先变大后变小，由极限法可得当滑片P 滑到滑动变阻器右端时，电流表A 1把R 1所在支路短路，此时I 1最大，所以I 1一直增大，A 、B 错误；对于C 项，
ΔU 1ΔI 2的绝对值等于电源的内阻，保持不变；ΔU 2
ΔI 2
的绝对值等于R 2，保持不变，C 错误；电阻R 2不变，电压表V 2的示数U 2＝I 2R 2，U 2先变小后变大，D 正确．
10．如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的变压比为m ，降压变压器的变压比为n ，输电线的电阻为R ，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电机输出的电压恒为U ，若由于用户的负载变化，使电压表V 2的示数减小了ΔU ，则下列判断正确的是( )
A ．电流表A 2的示数增大了ΔU
R
B ．电流表A 1的示数增大了
n ΔU
R
C ．电压表V 1的示数减小了ΔU
D ．输电线损失的功率增加了⎝⎛⎭⎫
n ΔU R 2
R
解析：选B.电压表V 2的示数减小了ΔU ，根据变压器的变压比可知降压变压器输入电压减小了ΔU 3＝n ΔU ，由于升压变压器输入电压不变，因此输电线上的电压增大了n ΔU ，因此电流表A 1的示数增大了n ΔU R ，B 正确；根据变流比，电流表A 2的示数增大了n 2ΔU R ，A 错误；
由于发电机的输出电压不变，因此升压变压器的输出电压不变，电压表V 1的示数不变，C 错误；设原来输电线上的电流为I ，则输电线损失的功率增加了⎝⎛⎭⎫I ＋n ΔU R 2
R －I 2R ，不等于⎝⎛⎭
⎫
n ΔU R 2
R ，D 错误．
二、多项选择题
11．(2019·南通联考)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )
A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大
B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小
C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大
D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小
解析：选BC.保持Q 的位置不动，则U 2不变，将P 向上滑动时，R 接入电路的电阻变大，根据I 2＝U 2R 0＋R 知，I 2变小，由I 1I 2＝n 2
n 1得I 1也变小，即电流表读数变小，选项A 错误，选项B
正确；保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，U 2变大，则根据P 2＝U 22
R 0＋R 知副线圈输出功率
变大，由P 1＝P 2知，变压器原线圈输入功率P 1变大，而P 1＝I 1U ，输入电压U 一定，I 1变大，即电流表读数变大，选项C 正确，选项D 错误．
12．(2019·扬州中学联考)理想变压器原线圈a 匝数n 1＝200匝，副线圈b 匝数n 2＝100匝，线圈a 接在u ＝442sin 314t (V)交流电源上，“12 V 6 W ”的灯泡恰好正常发光，电阻R 2＝16 Ω，电压表V 为理想电表，下列推断正确的是( )
A ．交变电流的频率为100 Hz
B ．副线圈磁通量的最大变化率为2
5
Wb/s C ．电压表V 的示数为22 V D ．R 1消耗的功率是1 W
解析：选BD.由表达式知交变电流的频率为f ＝314
2π Hz ＝50 Hz ，A 错误；灯泡正常发光，
故副线圈中电流为I ＝P
U ＝0.5 A ，故电压表示数为U 2＝12 V ＋IR 2＝20 V ，故根据E m ＝N ΔΦΔt 知
穿过铁芯的磁通量的最大变化率为E m N ＝2
5 Wb/s ，故B 正确；根据电流与匝数成反比，原线
圈电流为0.25 A ，由题意可知：原线圈电压有效值为44 V ，根据电压与匝数成正比得U 1＝40 V ，R 1消耗的功率是P ＝(44－40)×0.25 W ＝1 W ，故C 错误，D 正确．
13．(2019·宿迁高三联考)在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V ，内阻不计，L 1、L 2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R 为定值电阻，阻值为7.5 Ω.当开关S 闭合后( )
A ．L 1的电阻为1
12
Ω
B ．L 1消耗的电功率为7.5 W
C ．L 2的电阻为7.5 Ω
D ．L 2消耗的电功率为0.3 W
解析：选CD.S 闭合后，L 1两端的电压为3.0 V ，由乙图可知，I 1＝0.25 A ，故P 1＝0.75 W ，R 1＝12 Ω，A 、B 均错；L 2与R 及电源串联，把R 和电源等效成电动势为3 V ，内阻为7.5 Ω的新电源，在图乙中作出新电源的I －U 图线，如图，两图线的交点表示出了此时L 2两端的电压与通过的电流的大小，由图知U 2＝1.5 V ，I 2＝0.2 A ，所以R 2＝U 2I 2＝1.5
0.2 Ω＝7.5 Ω，P 2＝
U 2I 2＝1.5×0.2 W ＝0.3 W ，C 、D 正确．
14．(2019·南京模拟)如图所示电路中，电源电动势为E 、内阻为r ，电阻R 2、R 3为定值电阻，R 1为滑动变阻器，A 、B 为电容器的两个极板．当滑动变阻器R 1的触头处于某位置时，A 、B 两板间的带电油滴静止不动．则下列说法中正确的是( )
A ．仅把R 1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向下运动
B ．仅把R 1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向上运动
C ．仅把两极板A 、B 间距离增大，油滴向下运动，电流表读数不变
D ．仅把两极板A 、B 间正对面积减小，油滴向下运动，电流表读数不变
解析：选BC.从图中可知电容器两板间的电压等于路端电压，电流表测量干路电流，若仅把R 1的触头向右滑动时，R 1连入电路的电阻增大，则电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得路端电压增大，干路电流减小，所以电流表示数减小，电容器两端的电压增大，根据公式E ＝U
d 可得两极板间的电场强度增大，所以油滴受到的电场力增大，故向上运动，A 错误，
B 正确；仅把两极板A 、B 间距离增大，因为两极板间的电压不变，根据公式E ＝U
d 可得电容
器两极板间的电场强度减小，油滴受到的电场力减小，向下运动，电流表的示数不变，C 正确；仅把两极板A 、B 间正对面积减小，由于两极板间的电压不变，距离不变，所以两极板间的电场强度不变，故油滴仍处于静止状态，电流表示数不变，D 错误．
15．如图所示为某兴趣小组设计的一种发电装置，在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49
π，磁场均沿半径方向；矩形线圈abcd (d 点未在图中标出)的匝数为N ，
其边长ab ＝cd ＝l ，bc ＝ad ＝2l ；线圈的总电阻为r ，外接电阻为R ；线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 边和ad 边同时进、出磁场．在磁场中，bc 边和cd 边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直．则( )
A ．bc 边和ad 边在磁场中运动时，线圈的感应电动势的大小为NBl 2ω
B ．bc 边和ad 边在磁场中运动时，bc 边所受安培力的大小为4N 2B 2l 3ω
R ＋r
C ．通过R 的电流有效值为2NBl 2ω
R ＋r
D ．通过R 的电流有效值为4NBl 2ω
3（R ＋r ）
解析：选BD.bc 、ad 边的运动速度v ＝l
2ω，电动势E m ＝2·NB ·2l ·v ＝2NBl 2ω，A 错误；根
据欧姆定律得，电流I m ＝E m R ＋r ，bc 边所受安培力为F ＝N ·B ·I m ·2l ＝4N 2B 2l 3ω
R ＋r ，B 正确；因为
两磁场的圆心角为49π，故一个周期内，通电时间t ＝49T ，由有效值定义知：I 2m (R ＋r )49T ＝I 2(R ＋r )T ，解得I ＝4NBl 2ω
3（R ＋r ）
，C 错误，D 正确．。