新高考物理二轮复习专题4.1 直流电路和交变电流（精练卷）（含解析）

这是一份新高考物理二轮复习专题4.1 直流电路和交变电流（精练卷）（含解析），共50页。试卷主要包含了电路和电磁感应等内容，欢迎下载使用。
高考物理二轮复习讲练测（新高考专用）
专题四 电路和电磁感应（练）
专题4.1 直流电路和交变电流
第一部分：练真题
【2022年真题】
1、（2022·北京卷·T13）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（ ）

A． B．为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
【答案】C
【解析】根据题述，水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小，可知＜，R1为压力传感器，选项AB错误；若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低，选项C正确D错误。
2、（2022·北京卷·T9）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（ ）

A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零
D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
【答案】B
【解析】充电过程中，电流表的示数逐渐减小后趋于零，电压表的示数迅速增大后趋于稳定，选项A错误B正确；放电过程中，电流表的示数逐渐不均匀减小至零，电压表的示数逐渐不均匀减小至零，选项CD错误。
3、（2022·江苏卷·T2）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（　　）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分等效电阻为

由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为

并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则


四个灯泡的实际功率分别为
，，，
故四个灯泡中功率最大的是R1，故A正确，BCD错误。
故选A。
4、（2022·浙江6月卷·T12）风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（　　）

A. 该风力发电机的输出电功率与风速成正比
B. 单位时间流过面积的流动空气动能为
C. 若每天平均有的风能资源，则每天发电量为
D. 若风场每年有风速在的风能资源，则该发电机年发电量至少为
【答案】D
【解析】
AB．单位时间流过面积的流动空气体积为

单位时间流过面积的流动空气质量为

单位时间流过面积的流动空气动能为

风速在范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机输出电功率与风速的三次方成正比，AB错误；
C．由于风力发电存在转化效率，若每天平均有的风能资源，则每天发电量应满足

C错误；
D．若风场每年有风速在的风能资源，当风速取最小值时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变，可知风速为时，输出电功率为

则该发电机年发电量至少为

D正确；
故选D。
5、（2022·浙江1月卷·T12）某节水喷灌系统如图所示，水以的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则（　　）

A. 每秒水泵对水做功为75J
B. 每秒水泵对水做功为225J
C. 水泵输入功率为440W
D. 电动机线圈的电阻为10
【答案】D
【解析】
AB．每秒喷出水的质量为,抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功为

故AB错误；
C．水泵的输出能量转化为水的机械能，则

而水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为75%，则

故C错误；
D．电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为

而电动机的电功率为

由能量守恒可知

联立解得

故D正确；
故选D。
6、（2022·重庆卷·T3）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为的交流电后能正常工作，则（　　）
A. 卤素灯两端的电压有效值为 B. 变压器原、副线圈的匝数比为55∶3
C. 流过卤素灯的电流为 D. 卤素灯的电阻为
【答案】B
【解析】
A．卤素灯上标记额定电压即为卤素灯两端的电压有效值，A错误；
B．根据理想变压器的原理可知

B正确；
C．流过卤素灯的电流为

C错误；
D．卤素灯是非线性元件，电阻随着电压不同而改变，D错误。
故选B。
7、（2022·北京卷·T4）某理想变压器的原线圈接在的正弦交流电源上，副线圈输出电压为，输出电流为。该变压器（ ）
A．原、副线圈的匝数之比为100∶1
B．输入电流为
C．输入电流的最大值为
D．原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
【答案】B
【解析】根据变压公式可知，原、副线圈的匝数之比为1∶100，选项A错误；根据变流公式，可知输入电流为30A，输入电流的最大值为30A，选项B正确C错误；根据变压器不改变交变电流频率可知原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，选项D错误。
8、（2022·海南卷·T5）一个有N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（ ）

A． B． C． D．
【答案】A
【解析】N匝的矩形线框，面积为S，以角速度在匀强磁场B中匀速转动，产生的感应电动势为NBSω，图中位置为穿过线框磁通量为零的位置。以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场B中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是A。
9、（2022·湖南卷·T6）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为，理想电流表A的示数为。下列说法正确的是（　　）

A. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，减小，不变
B. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大
C. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，减小，增大
D. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率减小
【答案】B
【解析】
AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为，则副线圈的电流为，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为

则变压器原线圈的电压有效值为

设输入交流电的电压有效值为，则

可得

保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断变大，根据欧姆定律

可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；
CD．设原副线圈的匝数比为，同理可得

则

整理可得

保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知

可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率

整理可得

可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。
故选B。
10、（2022·山东卷·T4）如图所示的变压器，输入电压为，可输出、、电压，匝数为的原线圈中电随时间变化为．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为。将阻值为的电阻R接在两端时，功率为。下列说法正确的是（　　）

A. n1为1100匝，为
B. 间线圈匝数为120匝，流过R的电流为
C. 若将R接在两端，R两端的电压为，频率为
D. 若将R接在两端，流过R的电流为，周期为
【答案】D
【解析】
A．变压器的输入电压为220V，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为

解得原线圈为2200匝，A错误；
B．根据图像可知，当原线圈输入220V时，BC间的电压应该为12V，故BC间的线圈匝数关系有

BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为

B错误；
C．若将R接在AB端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AB间的电压应该为18V。根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为，故交流电的频率为

C错误；
D．若将R接在AC端，根据图像可知，当原线圈输入220V时，AC间的电压应该为30V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为

交流电的周期为

D正确。
故选D。
11、（2022·浙江6月卷·T5）下列说法正确的是（ ）
A. 恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B. 小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C. 正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D. 升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
【答案】B
【解析】
A．恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；
B．小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B正确；
C．正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0，C错误；
D．根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D错误。
故选B。
12、（2022·浙江1月卷·T9）如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（　　）

A. 甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
B. 乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场
C. 甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电
D. 乙图线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电
【答案】A
【解析】
A．甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，故A正确；
B．乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场，故B错误；
C．根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电，故C错误；
D．乙图中是非匀强磁场，则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，故D错误；
故选A。
【2021年真题】
1、（2021·江苏卷·T2）有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程中跨膜电流的平均值为（　　）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
根据
Q=CU
可知
∆Q=C∆U=10-8×(30+70)×10-3C=10-9C
则该过程中跨膜电流的平均值为

故选D。
2、（2021·重庆卷·T6）某电动牙刷的充电装置含有变压器，用正弦交流电给此电动牙刷充电时，原线圈两端的电压为220V，副线圈两端的电压为4.4V，副线圈的电流为1.0A，若将该变压器视为理想变压器，则
A. 原、副线圈匝数之比为25‏׃1
B. 原线圈的电流为0.02A
C. 副线圈两端的电压最大值为5V
D. 原、副线圈的功率之比为50‏׃1
【答案】B
【解析】由理想变压器的变压公式，可知原副线圈匝数之比为===，选项A错误；由理想变压器的变流公式，==，解得原线圈电流I1=×1.0A=0.02A，选项B正确；根据有效值与最大值的关系可知，副线圈两端的电压最大值U2m=×U2=×4.4V=6.16V，选项C错误；根据理想变压器输出功率大于输入功率可知，原副线圈的功率之比为1‏׃1，选项D错误。
3、（2021·浙江1月卷·T19）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于______。

A. 平面abcd B. 平面abfe C. 平面abgh D. 平面aehd
【答案】D
【解析】
变压器的正视图如图：

所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd。
故选D。
4、（2021·浙江1月卷·T16）发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO’轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其它电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周（　　）

A. 框内电流方向不变 B. 电动势的最大值为Um
C. 流过电阻的电荷 D. 电阻产生的焦耳热
【答案】BD
【解析】
A．当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，则选项A错误；
B．由图乙可知，电动势的最大值为Um ，选项B正确；
C．线圈转过半周，则流过电阻的电荷量为

则金属框转过一周流过电阻的电荷量为

D．因为

则

金属框转过一周电阻产生的焦耳热

选项D正确。
故选BD。
5、（2021·北京卷·T5）一正弦式交变电流的i - t图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 在t0.4 s时电流改变方向 B. 该交变电流的周期为0.5 s
C. 该交变电流的表达式为 D. 该交变电流的有效值为
【答案】C
【解析】
A．由图可知t0.4 s时电流为正方向最大，电流方向没有发生变化，故A错误；
B．由图可知，该交变电流的周期为T=0.4s，故B错误；
C．由图可知，电流的最大值为，角速度为

故该交变电流的表达式为

故C正确；
D．该交变电流的有效值为

故D错误。
故选C。
6、（2021·广东卷·T7）某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（　　）

A. 交流电的频率为10Hz
B. 副线圈两端电压最大值为3V
C. 变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D. 充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
【答案】B
【解析】
A．周期是T=0.2s，频率是

故A错误；
B．由理想变压器原理可知

解得，副线两端的最大电压为

故B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律可知，永磁铁磁场强，线圈中产生的感应电动势越大，变压器的输入电压会越大，故C错误；
D．由理想变压器原理可知，充电电路的输入功率等于变压器的输入功率，故D错误。
故选B。
7、（2021·海南卷·T9）如图，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，下列操作可行的是（　　）

A. 仅将滑片P向上滑动
B. 仅将滑片P向下滑动
C. 仅在副线圈电路中并联一个阻值为的电阻
D. 仅在副线圈电路中串联一个阻值为的电阻
【答案】BD
【解析】
原线圈电压有效值

则次级电压有效值

则为了使图中“，”的灯泡能够正常发光，则需要减小次级电压，即仅将滑片P向下滑动；或者仅在副线圈电路中串联一个电阻，阻值为

故选BD。
8、（2021·河北卷·T8）如图，发电机的矩形线圈长为、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　）

A. 通过电阻的电流为 B. 电阻两端的电压为
C. 与的比值为 D. 发电机的功率为
【答案】BC
【解析】
AB．由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律
U1= IR1
根据变压器电压与匝数的关系有
，
代入数据有
U0= ，U2=
再由欧姆定律有
U2= I2R2
可计算出
I2=
综上可知，A错误、B正确；
C．由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有
Emax= NB2L2ω，U0= = NBL2ω
由选项AB知
U0=
则

C正确；
D．由于变压器为理想变压器则有
P0= P1 + P2= U1I + U2I2= I2R1 + U2I2
代入选项ABC公式有
P0=
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误。
故选BC。
9、（2021·湖北卷·T6）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（　　）

A. 电流表A1示数减小 B. 电流表A2示数增大
C. 原线圈输入功率先增大后减小 D. 定值电阻R消耗的功率先减小后增大
【答案】A
【解析】
【分析】本题考查含理想变压器电路的动态分析。
AB．由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器的滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，由数学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大，则由欧姆定律得

可知副线圈的电流逐渐减小，由

可知变压器原线圈的电流I1也逐渐减小，故A正确，B错误；
C．原线圈的输入功率为

由于I1逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故C错误；
D．由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的变阻器右半部分的电阻值减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式

可知，定值电阻R消耗的电功率逐渐减小，故D错误。
故选A。
10、（2021·湖南卷·T6）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　）

A. L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B. L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C. L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D. L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
【答案】A
【解析】
副线圈的总电阻为

解得

则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻选增大后减小，根据等效电阻关系有

则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有
，
先减小后增大，先减小后增大，则先变暗后变亮，根据
，
由于先减小后增大，则副线圈的电压先增大后减小，通过L2的电流为

则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，逐渐减小，副线圈的电压增大过程中 增大；在副线圈的电压减小过程中，通过R0的电流为

逐渐增大，则越来越小，则

则先变暗后变亮，一直变亮；
故选A。
11、（2021·辽宁卷·T5）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴OO′以角速度ω匀速转动，ab边距轴。线图中感应电动势的有效值为（　　）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
交流电的最大值和两条边到转轴的距离无关，为


因此有效值为


故选B。
12、（2021·天津卷·T3）如图所示，闭合开关后，的电阻两端的交流电压为，电压表和电流表均为理想交流电表，则（　　）

A. 该交流电周期为 B. 电压表的读数为
C. 电流表的读数为 D. 电阻的电功率为
【答案】C
【解析】
A．该交流电的周期

B．电压表的读数为交流电的有效值，即

选项B错误；
C．电流表的读数为

选项C正确；
D．电阻的电功率为

选项D错误。
故选C。
13、（2021·浙江省6月卷·T5）如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足（　　）

A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
因虚线是正弦交流电的图像，则该交流电的有效值为

由图可知，在任意时刻，实线所代表的交流电的瞬时值都不大于虚线表示的正弦交流电的瞬时值，则实线所代表的交流电的有效值小于虚线表示的正弦交流电的有效值，则

故选D。
14、（2021·山东卷·T9）输电能耗演示电路如图所示。左侧变压器原、副线圈匝数比为1∶3，输入电压为的正弦交流电。连接两理想变压器的导线总电阻为r，负载R的阻值为。开关S接1时，右侧变压器原、副线圈匝数比为2∶1，R上的功率为；接2时，匝数比为1∶2，R上的功率为P。以下判断正确的是（　　）

A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
当开关S接1时，左侧变压器次级电压
U2=3×7.5V=22.5V
电阻R上的电压，即右侧变压器的次级电压

电流

则右侧变压器初级电压

电流

则

当开关S接2时，设输电电流为I，则右侧变压器的次级电流为0.5I；右侧变压两边电压关系可知

解得
I=3A
则R上的功率

故选BD。
15、（2021·福建卷·T3）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（　　）

A．A1增大，V2不变，V3增大
B．A1增大，V2减小，V3增大
C．A2增大，V2增大，V3减小
D．A2增大，V2不变，V3减小
【答案】D
【解析】
不考虑变压器的输入电压随负载变化，即变压器原线圈的输入电压不变，根据

可知，变压器副线圈的输出电压不变；当住户使用的用电器增加时，即用户的总电阻变小，由

可知，副线圈的电流变大，而由

可知V3减小；由理想变压器的原理

可知原线圈的电流变大；故综合上述分析可知A1增大，A2增大，V2不变，V3减小；
故选D。
16、（2021·江苏卷·T12）贯彻新发展理念，我国风力发电发展迅猛，2020年我国风力发电量高达4000亿千瓦时。某种风力发电机的原理如图所示，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为，线圈的匝数为100、面积为，电阻为，若磁体转动的角速度为，线圈中产生的感应电流为。求：
（1）线圈中感应电动势的有效值E；
（2）线圈的输出功率P。

【答案】（1）；（2）
【解析】
（1）电动势的最大值

有效值

解得

带入数据得

（2）输出电压

输出功率

解得

代入数据得

17、（2021·北京卷·T19）类比是研究问题的常用方法。
（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程（①式）描述，其中m为物体质量，G为其重力。求物体下落的最大速率。
（2）情境2：如图1所示，电源电动势为E，线圈自感系数为L，电路中的总电阻为R。闭合开关S，发现电路中电流I随时间t的变化规律与情境1中物体速率v随时间t的变化规律类似。类比①式，写出电流I随时间t变化的方程；并在图2中定性画出I - t图线。

（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。
情境1
情境2
物体重力势能的减少量

物体动能的增加量


电阻R上消耗的电能

【答案】（1）；（2）a.，b.；（3）见解析
【解析】
（1）当物体下落速度达到最大速度时，加速度为零，有

得

（2）a.由闭合电路的欧姆定理有

b.由自感规律可知，线圈产生的自感电动势阻碍电流，使它逐渐变大，电路稳定后自感现象消失，I - t图线如答图2

（3）各种能量转化的规律如图所示
情境1
情境2

电源提供的电能

线圈磁场能的增加量
克服阻力做功消耗的机械能


【2020年真题】
1、（2020·全国I卷·T17）图（a）所示电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是（　　）

A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
根据电容器的定义式可知

结合图像可知，图像的斜率为，则内的电流与内的电流关系为

且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律可知两端电压大小关系满足

由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故选A。
2、（2020·全国II卷·T19）特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。假设从A处采用550 kV的超高压向B处输电，输电线上损耗的电功率为∆P，到达B处时电压下降了∆U。在保持A处输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1 100 kV特高压输电，输电线上损耗的电功率变为∆P′，到达B处时电压下降了∆U′。不考虑其他因素的影响，则（　　）
A. ∆P′=∆P B. ∆P′=∆P C. ∆U′=∆U D. ∆U′=∆U
【答案】AD
【解析】输电线上损失的功率
ΔP＝( )2·r
损失的电压
ΔU＝·r
当输送电压变为原来的2倍，损失的功率变为原来的 ，即
ΔP′＝ΔP
损失的电压变为原来的，即
ΔU′＝ΔU
故选AD。
3、（2020·浙江1月卷·T6）小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定。握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱（ ）
A. 通过的电流增大
B. 两端的电压增大
C. 阻值增大为原来的1.2倍
D. 电功率增大为原来的1.44倍
【答案】B
【解析】
ABC．根据电阻定律：

可知，长度变为原来的倍，横截面积变为原来的倍，所以电阻变为原来的倍；根据闭合电路欧姆定律：

可知总电阻增大，干路电流减小，路端电压即盐水柱两端电压增大，故AC错误，B正确；
D．电功率的表达式：

电流变化倍数无法计算，所以电功率变化倍数无法计算，故D错误。
故选B．
4、（2020·江苏卷·T6）某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（　　）

A. 车灯的电流变小 B. 路端电压变小
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大
【答案】ABD
【解析】
A．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流变小，A正确；
B．电路的路端电压为

变小，路端电压变小，B正确；
C．总电流即干路电流为

减小，干路电流增大，C错误；
D．电源总功率为

增大，总功率变大，D正确。
故选ABD。
5、（2020·浙江7月卷·T16）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为、额定功率为的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过到达高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（　　）

A. 空气对无人机的作用力始终大于或等于
B. 直流电源对无人机供电的额定电流为
C. 无人机上升过程中消耗平均功率为
D. 无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功
【答案】BD
【解析】
A．无人机先向上加速后减速，最后悬停，则空气对无人机的作用力先大于200N后小于200N，最后等于200N，选项A错误；
B．直流电源对无人机供电的额定电流

选项B正确；
C．若空气对无人机的作用力为
F=mg=200N
则无人机上升过程中消耗的平均功率

但是由于空气对无人机向上的作用力不是一直为200N，则选项C错误；
D．无人机上升及悬停时，螺旋桨会使周围空气产生流动，则会有部分功率用于对空气做功，选项D正确。
故选BD。
6、（2020·北京卷·T12）图甲表示某金属丝的电阻随摄氏温度变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（　　）

A. 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系
B. 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
C. 应标在电流较大刻度上，且温度与电流是线性关系
D. 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
【答案】B
【解析】
由甲图可知，点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故应标在电流较大的刻度上；而点对应的电阻阻值较大，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小，故应标在电流较小的刻度上；由图甲得

其中为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得

联立解得

可知t与I是非线性关系，故B正确，ACD错误。
故选B。
7、（2020·海南卷·T4）一车载加热器（额定电压为）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为、、，则（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
接ab，则电路的总电阻为

接ac，则电路的总电阻为

接bc，则电路的总电阻为

由题知，不管接那两个点，电压不变，为U=24V，根据

可知

故选D
8、（2020·海南卷·T3）图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化，分别用和表示甲和乙两电流的有效值，则（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
对图甲的交流电分析，可知一个周期内交流电的电流方向变化，而电流的大小不变，故图甲的电流有效值为；对图乙的交流电分析可知，其为正弦式交流电，故其有效值为，故，故选D。
9、（2020·全国III卷·T20）在图（a）所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2=10，R3=20，各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图（b）所示。下列说法正确的是（　　）

A. 所用交流电频率为50Hz B. 电压表的示数为100V
C. 电流表的示数为1.0A D. 变压器传输的电功率为15.0W
【答案】AD
【解析】
A．交流电的频率为

A正确；
B．通过电流的有效值为

两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知

根据理想变压器的电压规律可知原线圈的电压

电阻两端分压即为电压表示数，即

B错误；
C．电流表的示数为

C错误；
D．副线圈中流过总电流为

变压器原副线圈传输的功率为

D正确。
故选AD。
10、（2020·山东卷·T5）图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=22：3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω， 滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为（　　）

A. 1 Ω B. 5 Ω C. 6 Ω D. 8 Ω
【答案】A
【解析】
输电电压的有效值为（即原线圈电压的有效值）

根据理想变压器电压规律可知副线圈电压有效值为

灯泡正常工作，根据欧姆定律可知分压为，则通过灯泡的电流，即副线圈部分的干路电流为

根据串联分压规律可知，和、构成的并联电路部分的分压为

通过的电流为

通过、的电流为

、的分压为

解得滑动变阻器的阻值为

A正确，BCD错误。
故选A。
11、（2020·天津卷·T6）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（ ）

A. 送电线圈中电流产生磁场呈周期性变化
B. 受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C. 送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D. 手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
【答案】AC
【解析】
AB．由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，A正确，B错误；
C．根据变压器原理，原、副线圈通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确；
D．手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，D错误。
故选AC。
12、（2020·浙江1月卷·T10）如图所示，甲乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原副线圈的匝数比为，电压表读数为U，乙图中变压器原副线圈的匝数比为，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为（ ）

A. ， B. ， C. ， D. ，
【答案】B
【解析】
根据理想变压器的电压和电流规律：


解得甲图中高压线电压为

乙图中高压线电流为

故B正确，ACD错误。
故选B。
13、（2020·江苏卷·T2）电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（　　）

A. 是一种降压变压器
B. 能测量直流电路的电流
C. 原、副线圈电流的频率不同
D. 副线圈的电流小于原线圈的电流
【答案】D
【解析】
A．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A选项错误。
B． 电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误。
C． 电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C选项错误。
D．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。D正确。
故选D。
14、（2020·浙江7月卷·T11）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A. 发电机输出的电流
B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比
D. 用户得到的电流
【答案】C
【解析】
A．根据电功率公式

发电机输出电流

A错误；
B．输电线上损失功率，由

可得

故B错误；
C．根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得

C正确；
D．用户得到的功率为，用户得到的电流

D错误。
故选C。
15、（2020·北京卷·T9）如图所示， 理想变压器原线圈接在的交流电源上， 副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（　　）

A. 电流表的示数减小
B. 电压表的示数减小
C. 电压表的示数不变
D. 电流表的示数不变
【答案】A
【解析】
开关S闭合时，副线圈总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因副线圈的总电阻减小，则副线圈的总电流增大，则原线圈的电流增大，故A1的示数变大；由于副线圈的电流增大，故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大，而副线圈的总电压不变，所以副线圈并联部分的电压减小，即的示数减小，故电流表的示数减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
第二部分：练新题
1、（2023·北京市房山区高三上学期期末）利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，电路图如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在a端
B. 该实验系统误差的产生原因是电流表分压
C. 闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零的原因可能是滑动变阻器发生断路
D. 应选用一节新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
【答案】C
【解析】
A．闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器需滑到最大阻值处，故滑到左端，即b端，故A错误；
B．电路中电流表外接，由于电压表不是理想电压表，故电压表存在分流作用，使电流表示数偏小，故B错误；
C．闭合开关后，电压表有示数，电流表示数为零，则没有电流流过电流表，故出现断路现象，可能是滑动变阻器发生断路或电流表发生断路，故C正确；
D．新干电池电阻很小，路端电压变化不明显，误差较大，故D错误。
故选C。
2、（2023·北京市大兴区高三上学期期末）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P向下移动时，下列判断中正确的是（　　）

A. 电流表示数变小 B. 电压表示数变大
C. 电源的总功率变大 D. 电源的损耗功率变小
【答案】C
【解析】
AB．滑片P向下移动，滑动变阻器接入电阻减小，则外电阻变小，由欧姆定律


可知，电路总电流增大；根据


知路端电压变小，电压表示数变小。此外根据欧姆定律可知


则流过R0电流变小，由并联特性可知流过滑动变阻器的电流变大，即电流表的示数变大，故AB错误；
C．电源的总功率为


可知电源的总功率变大，故C正确；
D．电源损耗功率为

由于电路总电流增大，可知电源的损耗功率变大，故D错误。
故选C。
3、（2023·广东省东莞市高三上学期期末）如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器的滑动端向上滑动的过程中（　　）

A. 电压表与电流表的示数都减小 B. 电压表与电流表的示数都增大
C. 两端电压增大 D. 两端电压减小
【答案】B
【解析】
滑动变阻器的滑动端向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，变阻器R0与R2并联电阻R并增大，则外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知
，
干路电流I减小，两端电压减小，路端电压U增大，则电压表示数增大。并联部分电压
U并=E-I（R1+r）
I减小，E、R1、r均不变，则U并增大，两端电压增大，故电流表示数增大。
故选B。
4、（2023·北京市大兴区高三上学期期末）如图所示，一理想变压器的原线圈匝数为匝，副线圈匝数为匝，电阻，原线圈接入电压的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则下列说法正确的是（　　）

A. 通过原线圈和副线圈的交流电的频率之比
B. 电流表的示数为0.1A
C. 电压表的示数为1100V
D. 电阻R的电功率为44W
【答案】B
【解析】
A．变压器并不会改变交流电的频率，故A错误；
BC．根据变压器原副线圈电压之间的关系


对电阻R，由欧姆定律可得


根据变压器原副线圈电流之间关系



解得


故电流表的示数为0.1A，电压表的示数为44V，故B正确，C错误；
D．电阻R的功率为


故D错误。
故选B。
5、（2023·北京市大兴区高三上学期期末）A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比等于（　　）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
通过电热器A的电流有效值为IA，则有


解得

则电热器A的电功率为



通过电热器B的电流有效值为


则电热器B的电功率为


则有



故选C。
6、（2023·天津市河东区高三上学期期末）由交流发电机、定值电阻R、交流电流表组成的闭合回路如图所示。线圈ABCD逆时针方向转动，下列说法正确的是（　　）

A. 线圈转动过程中AB、CD边产生感应电动势
B. 线圈转动到图示位置时，感应电流方向为ABCDA
C. 线圈匀速转动时，交流电流表指针左右摆动
D. 线圈转动到中性面的瞬间，电路中的电流最大
【答案】A
【解析】
A．线圈转动过程中，AB和CD边切割磁感线产生感应电动势，故A正确；
B．线圈转动到图中位置时，AB和CD边切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则可知，AB边产生的电流方向沿BA方向，CD边产生的电流方向沿DC方向，故感应电流方向为ADCBA，故B错误；
C．交流电流表测量的是交流电的有效值，故电流表的指针不动，故C错误；
D．线圈转动到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，此时电路中的电流最小，故D错误。
故选A。
7、（2023·辽宁省大连市高三上学期期末）如图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为，图示位置时，穿过矩形线圈的磁通量最大，下列说法正确的是（　　）

A. 交流电的频率为
B. 电动势的有效值为
C. 当线圈平面转到图示位置时感应电动势为0
D. 当线圈平面转到平行于磁场的位置时磁通量的变化率为0
【答案】C
【解析】
A．由题意可知，电动势随时间的变化规律为，其角速度为

交流电的频率

A错误；
B．电动势的最大值为，电动势的有效值为

B错误；
C．当线圈平面转到图示位置时，穿过线圈磁通量最大，可磁通量的变化率是0，感应电动势是0，C正确；
D．当线圈平面转到平行于磁场的位置时，穿过线圈的磁通量是0，可磁通量的变化率为最大，D错误。
故选C。