高考物理二轮复习专题四第1讲 直流电路与交流电路——课后“高仿”检测卷 (含解析)

专题四  第一讲  直流电路与交流电路——课后“高仿”检测卷

一、高考真题集中演练——明规律

1．(2016·全国卷Ⅱ)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(　　)

A.　　　　　　　　 B.

C.  D.

解析：选C　断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。

根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝E，U2＝E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确。

2．[多选](2016·全国卷Ⅲ)如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则(　　)

A．两导线框中均会产生正弦交流电

B．两导线框中感应电流的周期都等于T

C．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等

D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等

解析：选BC　两导线框匀速转动切割磁感线产生感应电动势的大小不变，选项A错误；导线框的转动周期为T，则感应电流的周期也为T，选项B正确；在t＝时，切割磁感线的有效长度相同，两导线框中产生的感应电动势相等，选项C正确；M导线框中一直有感应电流，N导线框中只有一半时间内有感应电流，所以两导线框的电阻相等时，感应电流的有效值不相等，选项D错误。 

3.(2016·全国卷Ⅰ)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，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、副线圈匝数比为(　　)

A．2  B．3

C．4  D．5

解析：选B　设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI。

根据变压器的输入功率等于输出功率得

UI－I2R1＝(kI)2(R2＋R3)

4UI－(4I)2R1＝(4kI)2R2

联立两式代入数据解得k＝3

选项B正确。

4.[多选](2016·全国卷Ⅲ)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10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(　　)

A．原、副线圈匝数比为9∶1

B．原、副线圈匝数比为1∶9

C．此时a和b的电功率之比为9∶1

D．此时a和b的电功率之比为1∶9

解析：选AD　设灯泡的额定电压为U0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的输入电压为9U0，变压器原、副线圈的匝数比为9∶1，选项A正确，选项B错误；由9U0Ia＝U0Ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据P＝UI，a、b灯泡的电功率之比为1∶9，选项C错误，选项D正确。

5.(2015·全国卷Ⅰ)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则(　　)

A．U＝66 V，k＝  B．U＝22 V，k＝

C．U＝66 V，k＝  D．U＝22 V，k＝

解析：选A　设原、副线圈中的电流分别I1、I2，则＝＝，故k＝＝。设原线圈两端的电压为U1，则＝＝，故U1＝3U，而原线圈上电阻分担的电压为U，故＋3U＝220 V，解得U＝66 V。选项A正确。

二、名校模拟重点演练——知热点

6．(2019·海淀模拟)某同学按如图1所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电压表的电压传感器将电压信息传入计算机，屏幕上显示出电压随时间变化的U­t曲线，如图2所示。电容器的电容C已知，且从图中可读出最大放电电压U0、图线与坐标轴围成的面积S和图线任一点的切线斜率k，但电源电动势、内电阻、定值电阻R均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是(　　)

A．电容器放出的总电荷量

B．电阻R两端的最大电流

C．定值电阻R

D．电源的电动势和内电阻

解析：选D　由Q＝CU0，所以容器放出的总电荷量可求，所以A选项能求出；根据I＝，变形得Q＝It＝，Ut为图像与坐标轴所围面积S可求，所以Q＝，则R＝＝，所以C选项可求；电容器刚开始放电的时候电阻R两端的电流最大，所以Imax＝＝，选项B可求；根据题意，电源的电动势等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，即E＝U0，但内电阻无法求出，所以选项D不能求出。

7.[多选](2019·商丘一模)如图所示的电路中，电源电动势、内阻分别为E、r，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动时。下列说法正确的是(不考虑灯丝电阻随温度的变化)(　　)

A．小灯泡L1变暗  B．电压表读数变大

C．小灯泡L2变亮  D．电容器带电荷量减少

解析：选AC　在滑动变阻器的滑片由右端向左端移动的过程中，L1与滑动变阻器并联总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析可知，电路中总电流增大，路端电压减小，即电压表的读数减小，小灯泡L2变亮；根据串联分压可得小灯泡L1两端电压减小，所以变暗；电容器两端电压等于小灯泡L2两端电压，所以电容器带电荷量增大，故A、C正确，B、D错误。

8．(2019·东北八市大联考)间距为 m的无限长光滑金属导轨水平放置，导轨中间分布有磁感应强度为1 T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，一长为2 m的光滑导体棒以1 m/s的速度匀速向右滑动，如图所示，导轨电阻不计，导体棒电阻为20 Ω，定值电阻为10 Ω，则下列分析正确的是(　　)

A．电流表示数为 A

B．电压表的示数是0.5 V

C．导体棒运动到图示虚线位置时，导体棒的瞬时电流从C到D

D．导体棒上消耗的热功率为0.2 W

解析：选B　导体棒切割磁感线的有效长度按正弦规律变化，且当磁场反向时，感应电流反向，故这个过程产生正弦式交流电，感应电动势的最大值为：Em＝BLv＝1××1 V＝ V，有效值为E＝＝1 V，由于导体棒接入电路的有效长度为总长度一半，所以接入电路电阻为10 Ω，定值电阻也为10 Ω。则电压表的示数为U＝E＝0.5 V，选项B正确。电流表的示数为I＝＝ A＝0.05 A，选项A错误。导体棒运动到图示虚线位置时，磁感应强度等于0，瞬时电流等于0，选项C错误。导体棒上消耗的热功率为Pr＝I2r＝0.052×10 W＝0.025 W，选项D错误。

9.(2019·佛山第三次联考)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁感应强度大小为B，线圈转动的角速度为ω，匝数为N，线圈电阻不计。下列说法正确的是(　　)

A．电容器的电容C变小时，灯泡变亮

B．将原线圈触头P向下滑动时，灯泡变暗

C．若线圈转动的角速度变为2ω，灯泡变亮

D．线圈处于图示位置时，电压表读数为0

解析：选C　电容器的电容C变小时，容抗变大，故副线圈电路中电流减小，灯泡变暗，故A错误；将原线圈触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据变压比公式＝，输出电压变大，故灯泡会变亮，故B错误；若线圈转动角速度变为2ω，电动势最大值Em＝NBSω也变为原来的2倍，灯泡会变亮，故C正确；电压表读数为交流电压有效值，与线圈位置无关，故D错误。

10.(2019·衡水中学模拟)电动机的内电阻r＝2 Ω，与R＝8 Ω的电阻串联接在发电机线圈上，如图所示，已知线圈面积S＝ m2，共N＝100匝，线圈的电阻r′＝2 Ω，线圈在磁感应强度B＝ T 的匀强磁场中绕垂直磁感线的轴OO′以转速n＝600 r/min匀速转动时，在合上开关S后电动机正常工作，电压表的示数U＝100 V，下列说法正确的是(　　)

A．电路中电流的最大值为5 A

B．电路中电流的最大值为10 A

C．电动机正常工作时的输出功率为1 000 W

D．电动机正常工作时的输出功率为800 W

解析：选B　线圈转动的角速度：ω＝2π·n＝2π×10 rad/s＝20π rad/s，产生的电动势的最大值为：Em＝NBSω＝100×××20π V＝200 V，有效值为：E＝＝200 V，则电路中的电流I＝＝ A＝10 A，故电路中电流的最大值为10 A，故A错误，B正确。电动机正常工作时的输出功率为：P＝UI－I2r＝100×10 W－102×2 W＝800 W，故C、D错误。

11．(2018·齐齐哈尔一模)如图所示的理想变压器电路中，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，在a、b端输入正弦交流电压U，甲、乙、丙三个灯泡均能正常发光，且三个灯泡的额定功率相等，则下列说法正确的是(　　)

A．乙灯泡的额定电流最大

B．甲灯泡的额定电压为U

C．丙灯泡的电阻最小

D．乙灯泡的额定电压最小

解析：选B　设原线圈中电流为I1，根据电流比与变压器匝数成反比可知，副线圈中的电流为I1，即丙灯泡的额定电流为I1，设原线圈两端的电压为U1，则副线圈两端的电压为2U1，由于三个灯泡的额定功率相等，则U甲(I乙＋I1)＝U1I乙＝U1I1，可见乙灯的额定电流为I1，甲灯的额定电流为I甲＝I乙＋I1＝2I1，A错误；U甲＝U1＝U，B正确；由电阻定义式得，R甲＝＝，R乙＝，R丙＝＝，C错误；甲灯的额定电压最小，D错误。

12．[多选](2019·青岛二模)如图所示，由于理想变压器原线圈的输入电压降低，电灯L的亮度变暗了，下列哪些措施可以使电灯L重新变亮(　　)

A．其他条件不变，P1上移，同时P2下移

B．其他条件不变，P1下移，同时P2上移

C．其他条件不变，断开开关S

D．其他条件不变，将滑动变阻器的滑片P向下移动

解析：选BC　由理想变压器规律＝可知，P1下移同时P2上移，U2将会变大，电灯L会重新变亮，选项A错误，B正确；其他条件不变，则电压U2不变，断开开关S，并联部分电阻变大，副线圈电流变小，R1分压变小，电灯L两端的电压将变大，所以电灯L会重新变亮，选项C正确；其他条件不变，将滑动变阻器的滑片P向下移动，并联部分电阻变小，副线圈电流变大，R1分压变大，电灯L两端的电压将变小，所以电灯L不会重新变亮，选项D错误。

13．如图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入的正弦式交流电压的变化规律如图乙所示，远距离输电线的总电阻为50 Ω。降压变压器右侧部分为火灾报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表V可以显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)。未出现火警时，升压变压器的输入功率为660 kW。下列说法中正确的是(　　)

A．0.01 s时刻，电压表的示数是0

B．未出现火警时，远距离输电线路损耗的功率为45 kW

C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大

D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变小

解析：选B　电压表的读数是交流电的有效值，则0.01 s时刻，电压表的示数不为零，选项A错误；升压变压器输入端电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端电压为22 000 V，所以输电线中的电流I＝＝ A＝30 A，输电线路损耗功率ΔP＝I2R＝45 kW，故B正确；当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，降压变压器副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V的示数减小，故C错误；根据电流与匝数成反比知输电线上的电流增大，故D错误。