高考物理二轮复习专题四电路和电磁感应第讲直流与交流电路问题练案.doc

专题四 第11讲 直流与交流电路问题
限时：40分钟
选择题(本题共12小题，其中1～7题为单选，8～12题为多选)
1．(2018·北京市西城区高三下学期5月模拟)如图所示为交流发电机的示意图，从线圈通过如图所示的位置开始计时。

如果发电机产生的交变电流的频率为50Hz ，电动势的最大值为400V ，则发电机产生的电动势瞬时值表达式为( D )
A ．e ＝400sin50t(V)
B ．e ＝400cos50t(V)
C ．e ＝400sin100t(V)
D ．e ＝400cos100t(V)
[解析] 因f ＝50Hz ，可知ω＝2πf ＝100πrad/s ，线圈从垂直中性面开始转动，则瞬时值表达式是：e ＝400cos100t(V)，故选D 。

2．(2018·四川省凉山州高三第三次诊断试题)用理想变压器为一定值电阻R 供电，变压器输入有效值恒定的正弦交流电，当副线圈的滑动触头从最高点向下移动到匝数为原来的2/3时，则( D )
A ．副线圈的输出电压变为原来的3/2倍
B ．流过原线圈的电流变成原来的3/2倍
C ．R 消耗的功率变成原来的2/3倍
D ．变压器的输入功率变成原来的4/9倍
[解析] 理想变压器，单匝电动势ΔΦΔt 恒定。

当副线圈的滑动触头向下移动到原来的23
时，U 1不变，U 2变成原来的23；由I ＝U R ，可知流过原线圈的电流变成原来的23
；由P ＝I 2R ，可知R 消耗的功率变成原来的49；由于P 出＝P 入，变压器的输入功率变成原来的49
；综上分析D 正确。

3．(2018·山西省孝义市高三下学期一模理综)如图所示电路中，理想变压器原副线圈匝数比为1∶2，电阻R 1、R 2和R 3的阻值分别是1Ω、2Ω和3Ω，正弦交流电源的电压恒定。

当开关S 断开时，理想电流表的示数为I ；当S 闭合时，电流表的示数为( C )
A ．12I
B ．23
I C ．32
I D ．2I [解析] 当开关S 断开时，副线圈两端的电压U 2＝I (R 2＋R 3)＝5I ，根据电压与匝数成正
比，得原线圈两端的电压为U 1＝12U 2＝52
I ，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流I 1＝2I ，则电阻R 1两端的电压为U R 1＝I 1R 1＝2I ，在原线圈回路中总电压为U ＝U 1＋U R 1＝9I 2
；S 闭合时R 3被短接，电流表示数为I ′，则副线圈两端的电压U ′2＝I ′R 2＝2I ′，根据电压与匝数成
正比，得原线圈两端的电压为U ′1＝12
U ′2＝I ′，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流I ′1＝2I ′，则电阻R 1两端的电压为U R 1＝I ′1R 1＝2I ′，在原线圈回路中总电压为U ＝U ′1＋U ′RI
＝3I ′，即3I ′＝9I 2，解得I ′＝3I 2
，故ABD 错误，C 正确；故选C 。

4．(2018·湖南省郴州市高三下学期一模)如图所示，平行金属板中带电质点P 原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R 1的阻值和电源内阻r 相等。

当滑动变阻器R 4的滑片向b 端移动时( C )
A ．电压表读数增大
B ．电流表读数减小
C ．电源的输出功率逐渐增大
D ．质点P 将向上运动
[解析] 当滑动变阻器R 4的滑片向b 端移动时，其接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知干路电流I 增大。

电容器板间电压等于R 3的电压。

R 4减小，AB 间并联部分的总电阻减小，则R 3的电压减小，R 3上消耗的功率逐渐减小，电容器板间场强减小，质点P 所受的电场力减小，所以质点P 将向下运动。

流过电流表的电流I A ＝I －I 3，I 增大，I 3减小，则I A 增大，所以电流表读数增大。

R 4的电压U 4＝U 3－U 2，U 3减小，U 2增大，则U 4减小，所以电压表读数减小。

由于R 1的阻值和电源内阻r 相等，则外电路总电阻大于电源的内阻r ，当外电阻减小时，电源的输出功率逐渐增大。

故ABD 错误，C 正确。

故选：C 。

5．(2018·厦门市高三下学期第二次质量检测)如图所示为原、副线圈的匝数均可调节的理想变压器，原线圈两端接一正弦交变电流，一小灯泡L 和滑动变阻器串联接于副线圈两端，滑动头P 置于中间，小灯泡正常发光。

为了使小灯泡亮度变暗，可以采取的措施有( C )
A ．仅减少原线圈的匝数n 1
B ．仅增加副线圈的匝数n 2
C ．仅改变R 的电阻，将滑动头P 向B 端滑动
D ．仅增大原线圈交流电电压
[解析] 仅减少原线圈的匝数n 1或者仅增加副线圈的匝数n 2，则根据n1n2＝U1U2
可知，副线圈两端电压都增大，即通过小灯泡的电流增大，都变亮，AB 错误；仅改变R 的电阻，将滑动头P 向B 端滑动，滑动变阻器连入电路电阻增大，由于副线圈两端电压不变，所以副线圈中电流减小，灯泡变暗，C 正确；仅增大原线圈交流电电压，则原线圈输入电压U 1增大，故U 2也增大，通过灯泡的电流变大，变亮，D 错误。

6．(2018·福建省莆田市高三下学期模拟)如图所示为某同学设计的高压输电模拟电路，升压变压器T 1的原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝1∶k ，降压变压器T 2的原、副线圈匝数比n 3∶n 4＝k ∶1，电阻r ＝3Ω。

升压变压器原线圈输入电压为16V 的正弦交流电，降压变压器副线圈接额定电压为15V 、额定功率为45W 的用电器。

两个变压器可视为理想变压器，要使用电器正常工作，则( B )
A ．k ＝32
B ．k ＝3
C ．k ＝4
D ．k ＝9
[解析] 用电器的电流为I 4＝4515A ＝3A ，则输电线上的电流：I 3＝3k
；U 3＝kU 4＝15k ；因U 2＝16k ，则U 2＝I 3r ＋U 3，即16k ＝3k
×3＋15k 。

解得，k ＝3，故选B 。

7．(2018·北京市平谷区高三下学期理综模拟)某同学学习了欧姆表原理后，想自己设计并改装一个欧姆表。

他手上有如下器材：量程100μA 、内阻500Ω的电流计；电动势1.5V 的一节干电池；滑动变阻器、电阻箱和若干定值电阻。

他设计的电路如图甲所示，实验时他
将两表笔短接，电流计指针满偏时，他计算出电路中的总电阻为15k Ω，然后他将一个10Ω和20Ω的电阻分别接到两表笔之间时，发现电流计指针指示的位置几乎一样，很难区分。

进一步研究后他认为，只有所测电阻与欧姆表总内阻相当时，测量结果才比较准确。

为此他想到了将小量程电流表改装成大量程电流表的方法，设计了如图乙所示的电路，并联电阻R 1后，可使干路电流是流经电流计电流的n 倍。

若要测量阻值约20Ω的电阻，n 的取值最合适的是( B )
A ．n ＝10000
B ．n ＝1000
C ．n ＝100
D ．n ＝10
[解析] 由于要测量阻值约20Ω的电阻，测量结果才比较准确，则有R 1≈20Ω，干路
电流I ＝E R 内＋E R1，流经电流计电流I ′＝E R 内，所以n ＝I I′＝R 内＋R1R1＝1502020
＝751，故n 的取值最合适的是1000，故ACD 错误，B 正确；故选B 。

8．(2018·山东省潍坊市高三下学期一模)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为
22πT ，矩形线圈面积为0.08m 2，匝数为10，电阻不计，通过电刷与理想变压器原线圈相连，当线
圈绕垂直磁场的轴OO ′以50πrad/s 的角速度转动，副线圈两端交流电压表的示数为16V ，则( AD )
A ．在图示位置时矩形线圈产生的电动势为0V
B ．矩形线圈产生的交流电周期为0.02s
C ．矩形线圈产生的电动势有效值为802V
D ．变压器原副线圈匝数之比为5∶1
[解析] 在图示位置时，磁通量最大，矩形线圈产生的电动势为0V ，故A 正确；矩形线圈产生的交流电周期为T ＝2πω＝2π50π
＝0.04s ，故B 错误；矩形线圈产生的电动势最大值
为E max ＝NBS ω＝10×22π×0.08×50πV ＝802V ，矩形线圈产生的电动势有效值为E 有＝
Emax 2
＝80V ，故C 错误；变压器原、副线圈匝数之比为n1n2＝U1U2＝8016＝5∶1，故D 正确；故选AD 。

9．(2018·山东省淄博市高三下学期第二次模拟)如图，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b 。

当输入电压U 为灯泡额定电压的5倍时，两灯泡均能正常发光。

下列说法正确的是( AD )
A ．原、副线圈匝数之比为4∶1
B ．原、副线圈匝数之比为5∶1
C ．此时a 和b 的电功率之比为1∶1
D ．此时a 和b 的电功率之比为1∶4
[解析] 由于两个灯泡都正常发光，所以灯泡a 两端的电压为U 0，则原线圈两端的电压
为4U 0，b 两端的电压为U 0，所以原副线圈的匝数之比为U1U2＝n1n2＝41
，故A 正确；B 错误；根据匝数之比可以求出电流之比为1∶4，根据P ＝UI 知a 和b 的电功率之比为1∶4，故C 错误；D 正确；故选AD 。

10．(2018·陕西省榆林市高三下学期第四次模拟)图甲为小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为图乙中的正弦曲线。

已知发电机线圈的内阻为5Ω，外接灯泡的电阻为95Ω，其他电阻不计，则( CD )
A ．t ＝0.005s 时穿过线圈的磁通量最大
B ．1s 内线圈中的电流方向改变50次
C ．灯泡两端的电压为19V
D ．0～0.01s 内通过灯泡的电荷量为2250π
C [解析] 由图象乙可知t ＝0.005s 时感应电动势最大，穿过线圈的磁通量为零，故A
错误；由题图乙可知周期T ＝0.02s ，线框每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，故B 错误；由题图乙可知交流电电动势的最大值是E m ＝202V ，有效值为：E ＝Em
2
＝20V ，根据闭合电路的分压特点得电灯两端的电压为：U ＝RE R ＋r ＝9595＋5
V×20V＝19V ；故C 正确；根据q ＝n ΔΦR ＋r 得：0～0.01s 时间内通过灯泡的电量为q ＝2BS R ＋r ；E m ＝BS ω＝BS 2πT
＝100πBS ；代入数据联立得：q ＝2250π
C ，故
D 正确；故选CD 。

11．(2018·吉林省实验中学高三下学期模拟)如图所示，一理想变压器将原线圈接在u ＝2202sin100π(V)的交流电压上，原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝22∶1，定值电阻的阻值为25Ω，滑动变阻器的总阻值为35Ω。

将滑动变阻器的滑片P 从左向右滑动过程中，下列说法中正确的是( AC )
A ．副线圈输出电压的频率为50Hz
B ．当变压器的输出功率达最大时，电压表的示数为5V
C ．当滑动变阻器的功率达最大时，电流表的示数为0.2A
D ．滑片P 滑到最右端时，变压器的输入功率为40W
[解析] 原线圈的交流电压频率f ＝ω2π＝100π2π
Hz ＝50Hz ，变压器不改变交流电的频率，故副线圈输出电压为50Hz ，故A 正确；根据P ＝UI ，可知副线圈的电压不变，输出功率要最大，则副线圈的电流要最大，即副线圈总电阻最小，故当滑动变阻器的电阻为0，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2，解得：U 2＝U 1n2n1＝220×122V ＝10V ，则此时的电流为I ＝U2R ＝1025A ＝0.4A ，则电压表U 表＝IR ＝0.4×2.5V＝10V ，故B 错误；将定值电阻R 看成内电阻，故当滑动变阻器
的阻值等于定值电阻的阻值为25Ω时滑动变阻器的功率达最大，则副线圈的电流I ′＝U22R
＝102×25
A ＝0.2A ，故C 正确；当滑片P 滑到最右端时滑动变阻器的有效值为0，由
B 项分析知此时的电流为0.4A ，变压器的输入功率等于变压器的输出功率，则有P ＝UI ＝10×0.4W＝4W ，故D 错误；故选A
C 。

12．(2018·天津市高考压轴卷)图乙中，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝5∶1。

原线圈接入如图甲所示的正弦交流电。

电路中电表均为理想电表，定值电阻R 1＝R 2＝4Ω，D 为理想二极管(该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，则( ACD )
A ．电阻R 2两端的电压频率为50Hz
B ．电流表的示数为5A
C ．原线圈的输入功率为150W
D ．将R 1摘掉，电压表的示数不变
[解析] 由图甲可知，交流电的周期为0.02s ，故频率为50Hz ；而变压器及二极管均不会改变交流电的频率，故电阻R 2两端的电压频率为50Hz ，A 正确；经变压器后，输出电压为1005
V ＝20V ，因二极管的单向导电性，只有一半时间内有电压加在R 2两端；则由有效值的定义可得U ＝202
V ＝102V ；则电流表的示数为I ＝1024A ＝2.52A ，B 错误；原线圈输入功率等于副线圈输出的功率，输出功率P ＝2024
W ＋(2.52)2×4W＝150W ，C 正确；因输出电压由输入电压决定，故将R 1摘掉，电压表的示数不变，D 正确。