2020高考物理二轮总复习专题限时训练1-4-2直流电路和交流电路（Word版带解析）

专题限时训练 一、单项选择题 1．如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，其中 a、b 分别表示路端电 压、负载电阻上电压随电流变化的情况．下面说法不正确的是(　　) A．阴影部分的面积表示电源的输出功率 B．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率 C．当满足 α＝β 时，电源的输出功率最大 D．当满足 α＞β 时，电源的效率小于 50% 答案：B 2．如图甲是线圈绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交流 电压图象，把该交流电压加在图乙中变压器的 A、B 两端．已知理想变压器原线圈Ⅰ 和副线圈Ⅱ的匝数之比为 5∶1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻 R＝ 1 Ω，其他各处电阻不计，以下说法正确的是(　　) A．在 t＝0.1 s 和 t＝0.3 s 时，穿过线圈的磁通量最大 B．线圈转动的角速度为 10π rad/s C．电压表的示数为 2.83 V D．电流表的示数为 0.40 A 答案：D 解析： 在 t＝0.1 s 和 t＝0.3 s 时，感应电动势最大，所以磁通量变化率最大，而磁 通量为零，A 错误；从题图甲中可得 T＝0.4 s，所以转动角速度为 ω＝ 2π T ＝5π rad/s，B 错误；原线圈两端的有效电压值为 U1＝10 2 2 V＝10 V，故根据公式U1 U2 ＝ n1 n2 可得 U2＝2 V，即电压表示数为 2 V，C 错误；副线圈中的电流为 I2＝2 V 1 Ω ＝2 A，故根据公式I1 I2 ＝n2 n1 可得原线圈中的电流 I1＝0.4 A，D 正确． 3．如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比 n1∶n2＝2∶1，电压表和电流表均 为理想电表，二极管为理想二极管，灯泡电阻 R＝55 Ω，原线圈两端加如图乙所示 的电压．下列说法正确的是(　　) 　 A．电流表的读数为 2 A B．电压表的读数为 110 V C．灯泡 L 的功率为 440 W D．副线圈两端电压为 110 2 V 答案：A 解析：根据题图乙可得原线圈两端电压的有效值为 U1＝220 2 2 V＝220 V，根据公 式U1 U2 ＝n1 n2 可得副线圈两端的电压为 110 V，因为二极管为理想二极管，电流的示数 为有效值，二极管正向导通时，I2＝U2 R ＝110 55 A＝2 A，则有 I2RT＝I22RT 2 ，解得 I＝ 2 A，故电流表的读数为 2 A，电压表的示数 U2＝IR＝55 2 V，灯泡的功率为 PL＝ 55 2× 2 W＝110 W，故 A 正确，B、C、D 错误． 4．(2019·江苏调研)在如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，R 1、R3 为 滑动变阻器，R2 为定值电阻，C 为电容器．开始时开关 S1、S2 闭合．下列操作能 使电容器所带电荷量增加的是(　　) A．断开开关 S1 B．断开开关 S2 C．向左移动滑动变阻器 R1 的滑片 D．向左移动滑动变阻器 R3 的滑片答案：B 解析：断开开关 S1，回路电流为零，电容器通过 R1、R2、S2 回路放电，电荷量减 小，A 错误．根据电路结构可知，回路电流 I＝ E R2＋R3＋r ，电容两端电压 U＝IR2＝ ER2 R2＋R3＋r ，断开开关 S2，电容器直接串联在电路中，回路电流为零，电容器两端 电压为电源电动势，电压变大，根据 Q＝CU 可知，电容器带电荷量变大，B 正确； 滑动变阻器 R1 与电容器串联，稳定时，支路无电流，改变 R1 的滑片位置，不会改 变电压和电流，电容器带电荷量不变，C 错误；向左移动滑动变阻器 R3 的滑片， 接入电路电阻变大，I＝ E R2＋R3＋r ，回路电流变小，U＝IR2＝ ER2 R2＋R3＋r ，电容器两 端电压变小，根据 Q＝CU 可知，电容器带电荷量变小，D 错误． 5．(2019·合肥三模)如图所示为一含有理想变压器的电路图，U 为正弦式交流电源， 输出电压的有效值恒定，R1＝R2＝R3.开关闭合前后原线圈中电流大小之比为 3∶5， 导线电阻不计，则原、副线圈的匝数之比为(　　) A．2∶1 B．1∶2 C．3∶1 D．1∶3 答案：A 解析：设变压器原、副线圈匝数之比为 k, R1＝R2＝R3＝R，当开关 S 断开时，设原 线圈电流为 3I，则副线圈电流为 3kI，则根据理想变压器原理可知：U－3IR 3kIR ＝k； 当 S 闭合时，设原线圈电流为 5I，则副线圈的电流为 5kI，此时副线圈的总电阻为 R 总＝1 2R，则根据理想变压器原理可知：U－5IR 5kI· 1 2R ＝k；代入数据联立解得 k＝2，则 原、副线圈的匝数比为 2：1，故 A 正确，B、C、D 错误． 6．(2019·天津市和平区高三三模)如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为 4∶1，原线圈接入一电压为 u＝U0sin ωt 的交流电源，副线圈接一个 R＝27.5 Ω 的 负载电阻．若 U0＝220 2 V，ω＝100π rad/s，则下述结论正确的是(　　)A．副线圈中电压表的读数为 55 2 V B．副线圈中输出交流电的周期为 1 100π s C．原线圈中电流表的读数为 0.5 A D．原线圈中的输入功率为 110 2 W 答案：C 解析：由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为 220 2 V，所以原线圈的 电压的有效值为220 2 2 ＝220 V，由电压与匝数成正比可知，副线圈的电压的有效 值为 55V，即为电压表的读数，副线圈的电流为 55 27.5 ＝2 A，根据电流与匝数成反 比可得，原线圈的电流大小为 0.5 A，故 A 错误，C 正确；变压器不会改变电流的 周期，电流的周期为 T＝2π ω ＝ 2π 100π ＝ 1 50s，故 B 错误；变压器的输入功率和输出功 率相等，副线圈的功率为 P＝ 552 27.5 ＝110 W，所以原线圈中的输入功率也为 110 W， 故 D 错误． 二、多项选择题 7．(2019·南充市适应性考试)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比 n1∶n2＝ 4∶1，在原、副线圈中分别接有相同的电阻 R，原线圈接有效值为 255 V 的正弦式 交流电压，副线圈中电阻 R 两端的电压为 U，原、副线圈中电阻 R 消耗的功率之 比为 n，则(　　) A．U＝63.75 V B．U＝60 V C．n＝ 1 16 D．n＝16 答案：BC 解析：原线圈输入电压为 U0＝255 V，设变压器原线圈两端的电压为 U1，原线圈流过的电流为 I1，副线圈两端的电压为 U2，副线圈流过的电流为 I2，副线圈两端 只接有电阻 R，则 U＝U2.由原线圈的欧姆定律可知： U0＝I1R＋U1 由变压器的关系有：U1 U2 ＝n1 n2 ＝4 1 ，I1 I2 ＝n2 n1 ＝1 4 而副线圈两端的欧姆定律满足：U2＝I2R 联立各式可得：U0＝U 4 ＋4U，解得 U＝60 V，故 A 错误，B 正确；两电阻的功率 之比 n＝I21R I22R ＝ 1 16 ，故 C 正确，D 错误． 8．(2019·盐城四模)如图所示，E 表示电源电动势，I 表示电路中的电流，U 表示电 源的路端电压，P 表示电源的输出功率，当外电阻 R 变化时，下列图象中可能正 确的是(　　) 答案：CD 解析：电源的电动势与外电路的电阻无关，选项 A 错误；由闭合电路的欧姆定律： I＝ E R＋r 可知 I－R 图象不是直线，选项 B 错误；U＝IR＝ER R＋r ＝ E 1＋r R ，则随 R 增加， U 增大，当 R→∞时，U→E，选项 C 正确；P＝I2R＝ E2R (R＋r)2 ＝ E2 R＋r2 R ＋2r ，当 r＝ R 时，P 最大，可知图象 D 正确．9．如图甲是远距离输电线路的示意图，图乙是发电机输出电压随时间变化的图象， 则(　　) 　 A．发电机输出交流电的电压有效值为 500 V B．用户用电器上交流电的频率为 50 Hz C．输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D．保持升压变压器原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，可减少输电线上损失 的功率 答案：BD 解析：由图象可知交流电的最大值 Um＝500 V，因此其有效值 U＝500 2 V＝250 2 V， 故 A 错误；发电机输出电压的周期 T＝0.02 s，故 f＝1 T ＝ 1 0.02 Hz＝50 Hz，故 B 正 确；输电线的电流由需要输送的功率与电压决定的，与降压变压器原、副线圈的 匝数比无关，故 C 错误；保持升压变压器原线圈匝数不变，增加副线圈匝数，根 据U1 n1 ＝U2 n2 ，U1·I1＝U2·I2 可知，次级电压变大，次级电流减小，根据 P＝I2r 可知， 输电线上损失的功率减小，选项 D 正确． 10．(2018·湖南、江西十四校联考)如图所示，R1、R2、R3 为完全相同的标准电阻， 甲、乙两种情况下电阻 R2、R3 的功率均为 P，且匝数之比 n1∶n2 均为 3∶1，则(　　) A．图甲中 R1 的功率为 9P B．图乙中 R1 的功率为4P 9 C．图乙中 R1 的功率为 9P D．图甲中 R1 的功率为P 9 答案：AB解析：对于题图甲，设 R2 两端电压为 U，根据理想变压器的电压与匝数成正比， 得线圈 n1 两端的电压为 3U，可得 R1 两端的电压是 R2 两端电压的 3 倍，根据 P＝U2 R ， 则 R1 的功率为 R2 的功率的 9 倍，选项 A 正确，D 错误；对于题图乙，R2、R3 是 完全相同的电阻，功率均为 P，可得副线圈电压均为 U，根据理想变压器的电压与 匝数成正比，可得原线圈两端电压为 3U，再根据理想变压器的输入功率等于输出 功率，设副线圈电流为 I，可得 3UI1＝2P＝2UI，解得 I1＝2 3I，根据 P＝I2R，故 R1 的功率 P1＝I21R＝4 9P，选项 B 正确，C 错误． 11．(2018·云南师大附属中学月考)如图所示为模拟远距离输电实验电路图．两理 想变压器的匝数满足 n1＝n42R，忽略灯丝电阻随温度的变化．将 A、B 端接人输出电压为 U 的低压交 流电源，下列说法正确的是(　　) A．电流表 A1 的示数 I1＝ U 2R＋R1 B．灯泡 L1 比灯泡 L2 亮 C．R1 消耗的功率大于 R3 消耗的功率 D．R2 两端的电压小于 R4 两端的电压 答案：BD 解析：由理想变压器电压比值原理，U1 U2 ＝n1 n2 ，U3 U4 ＝n3 n4 ＝n2 n1 ，由电流比值原理， U2－U3 2R ∶U4 RL ＝n4 n3 ，由这两组公式得 L1 两端电压 UL1＝U4＝ U n21 n22· 2R RL＋1 ，R1、R2 所在 回路的电流 I＝U2－U3 2R ＝ U n1 n22R＋n2 n1RL ，L2 所在回路中，由欧姆定律，电流 I′＝U 2R＋RL ，L2 两端电压 UL2 ＝I′RL ＝ U 2R RL＋1 .由过程分析，电流表 A 1 的示数 I1 ＝ U n1 n22R＋n2 n1RL ，选项 A 错误；由过程分析得，UL1＞UL2，由 P＝U2 R 可得灯泡 L1 比灯 泡 L2 亮，选项 B 正确；由焦耳定律，电阻消耗功率 P＝I2R，由过程分析，I＜I′， 所以 R1 消耗的功率小于 R3 消耗的功率，选项 C 错误；由 I＜I′，又由欧姆定律 U ＝IR 得，R2 两端的电压小于 R4 两端的电压，选项 D 正确．