2020高考物理二轮复习 第1部分 专题5 电路和电磁感应 第1讲 直流电路和交流电路限时检测（含解析）

第1讲直流电路和交流电路限时45分钟；满分70分选择题(每小题5分，共70分)1(2019贵阳月考)阻值相等的三个电阻r、电容器c及电池e(内阻不计)连接成如图5113所示电路。保持s1闭合，开关s2断开，电流稳定时，c所带的电荷量为q1；闭合开关s2，电流再次稳定后，c所带的电荷量为q2，则q1与q2的比值为图5113a.b.c.d.解析开关s2断开时的等效电路如图甲所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为u1，电容器所带的电荷量为q1 cu1；开关s2闭合后的等效电路如图乙所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为u2e，电容器所带的电荷量为q2cu2ce，则q1q212，即q1与q2的比值为，a正确。答案a2(多选)(2019南昌高三调研)如图5114甲所示，阻值均为 的三个相同的电阻接在原、副线圈匝数比为n1n221的理想变压器的输入和输出端，变压器的输入端通过一小型发电机供电，已知交流发电机线圈的匝数n10，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按如图乙所示的正弦规律变化，不计发电机线圈的内阻，a、v均为理想电表，则图5114a发电机电压的瞬时值表达式为e20cos 200t(v)b电压表的示数为 vc电流表的示数为2 ad三个电阻消耗的功率都相同且均为 w解析因为emnbsnm20 v，故发电机电压的瞬时值表达式为e20cos 200t(v)，a正确；设通过副线圈中电阻r的电流为i，则副线圈的电流为2i，则有，则有i1i，三个电阻两端的电压相等，即有，可得u2 v，b错误；由欧姆定律可得i1 ，a、c错误；因为三个电阻的电压和电流都相同，故功率相等，其功率为pu2i w w，d正确。答案ad3(2019昆明质检)如图5115甲所示的电路中，理想变压器输入电压u随时间t按正弦规律变化如图乙所示。图甲中l1和l2为两个相同的小灯泡，小灯泡都标有“12 v,6 w”字样，电容器c的击穿电压为13 v，电压表和电流表均为理想交流电表。开关s1和s2都断开时，小灯泡l1正常发光。下列说法正确的是图5115a理想变压器的原、副线圈的匝数比为31b输入电压u随时间t变化的规律为u48sin 100t(v)c闭合开关s1、断开开关s2时，电压表的示数为48 v，电流表的示数为0.25 ad闭合开关s2后，电容器c不会被击穿解析由图乙可知，原线圈输入电压为48 v，电流变化周期t0.04 s，根据小灯泡正常发光可知副线圈输出电压为12 v，根据变压器变压公式可知，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4812 41，选项a错误；输入电压u随时间变化的规律为u 48sin v48sin (50t)(v)，选项b错误；闭合开关s1、断开开关s2时，变压器输入电压不变，电压表示数不变，根据变压器输入功率等于输出功率，p26 w12 w，可知输入电流为0.25 a，电流表的示数为0.25 a，选项c正确；闭合开关s2后，电容器两端最大电压等于12 v，大于击穿电压13 v，电容器会被击穿，选项d错误。答案c4(2018天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻r供电，电路如图5116所示，理想交流电流表a、理想交流电压表v的读数分别为i、u，r消耗的功率为p。若发电机线圈的转速变为原来的，则图5116ar消耗的功率变为pb电压表v的读数变为uc电流表a的读数变为2id通过r的交变电流频率不变解析交流发电机产生的感应电动势最大值emnbs，且有2n，所以当发电机线圈转速减半后，感应电动势最大值减半，有效值减半，又理想变压器原、副线圈电压有效值之比等于原、副线圈匝数比，故电压表示数减为原来的一半，b项正确；由电功率p可知，变压器输出功率即r消耗的功率变为原来的，a项错误；由pui可知，原线圈中电流减为原来的一半，c项错误；交流电的频率与发电机线圈转动角速度成正比，故d项错误。答案b5如图5117甲所示的电路中，调节滑动变阻器的滑动触头p向某一方向移动，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图乙所示的两条ui图线，则下列关于调节过程中说法正确的是图5117a图线乙是根据v1与a的示数描绘的b电源的内阻为0.5 c两图线交点处电源的输出功率最大d两图线交点处电源效率最大解析由部分电路的欧姆定律可得，电压表v2和电流表a的示数的比值为定值电阻r0，三者之间满足关系：u2ir0，结合数学知识可得应为图线乙，a错误；由闭合电路欧姆定律：ueir，结合数学知识可得图线甲为根据电压表v1与电流表a的示数描绘的，图线斜率的绝对值为电源内电阻大小，故有：r 1 ，b错误；图线的交点处表示两电压表示数相等，分析电路可知此时滑动变阻器分压为零，即此时滑动变阻器的电阻r0，由于r0 2 r1 ，故此时负载电阻最小，电源的输出功率最大，c正确；负载电阻越大，电源的效率越大，交点处负载电阻最小，电源效率最小，d错误。答案c6一自耦变压器如图5118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u1的交变电流时，c、d间的输出电压为u2，在将滑动触头从m点顺时针旋转到n点的过程中图5118au2u1，u2降低 bu2u1，u2升高cu2u1，u2降低 du2u1，u2升高解析由变压器的变压公式可知，由于原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2，因此有u2u1，当滑动触头从m点顺时针旋转到n点的过程中，n2减小，因此u2降低，c正确。答案c7(2018江苏卷)采用220 kv高压向远方的城市输电。当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为a55 kv b110 kv c440 kv d880 kv解析设输送功率为p，则有pui，其中u为输电电压，i为输电电流。为使输电线上损耗的功率减小为原来的四分之一，由p损i2r(r为输电线的电阻，恒定不变)可知应使i变为原来的二分之一，又输送功率不变，则输电电压应变为原来的2倍，即440 kv，选项c正确。答案c8(2019山西省高三质量检测)如图5119，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在电压恒为u0的交变电源上。当s断开时，l1、l2、l3三只灯泡均正常发光。若闭合s，已知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，则图5119a灯泡l1变亮 b灯泡l2变亮c灯泡l3亮度不变 d灯泡l4正常发光解析当s断开时，设原线圈电流为i1，电压为u1，副线圈电流为i2，电压为u2，灯泡电阻为r，由变压器规律得，则u1u2i2r并2i1r并。因原线圈有灯泡，故u0i1ru1i1ri1r并；闭合s时r并减小，故i1增大，则灯泡l1变亮；变压器的输入电压减小，而匝数比不变，则变压器的输出电压减小，则灯泡l2和l3变暗，l4不能正常发光。故选项a正确，b、c、d错误。答案a9如图5120所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1n221，原线圈接正弦交变电流，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为r。当输入端接通电源后，电流表读数为i，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为图5120a4ir b.c4ir d.ir解析电动机带动质量为m的重物以速度v匀速上升，电动机的输出功率等于克服重力做功的功率，p输出mgv，由i1i2n2n1，可知i22i，所以p热i22r4i2r，p2p输出p热mgv4i2r，由于是理想变压器，所以p1p2u1i，u14ir，因此选项a正确。答案a10(2019厦门市模拟)如图5121所示，电源电动势为e，内阻为r，电路中的r2、r3分别为总阻值一定的滑动变阻器，r0为定值电阻，r1为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)。当电键s闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，有关下列说法中正确的是图5121a只逐渐增大r1的光照强度，电阻r0消耗的电功率变大，电阻r3中有向上的电流b只调节电阻r3的滑动端p2向上端移动，电源消耗的功率变大，电阻r3中有向上的电流c只调节电阻r2的滑动端p1向下端移动，电压表示数变大，带电微粒向下运动d若断开电键s，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动解析只逐渐增大r1的光照强度，r1的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，电阻r0消耗的电功率变大，r2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器所带电荷量变大，所以电阻r3中有向上的电流，故选项a正确；电路稳定时，电容器相当于断路，只调节电阻r3的滑动端p2向上端移动时，对电路没有影响，故选项b错误；只调节电阻r2的滑动端p1向下端移动时，与电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，电场力变大，带电微粒向上运动，故选项c错误；若断开电键s，电容器处于放电状态，电容器所带电荷量变小，故选项d错误。答案a11(多选)如图5122所示电路中，电阻r11 ，r23 ，r36 ，闭合开关s1后，当开关s2闭合时，电压表示数为7 v，当开关s2断开时，电压表示数为9 v，则下列说法正确的是图5122a电源的电动势为21 vb电源的内阻为3 c断开开关s2后，电源的输出功率增大d断开开关s2后，电源的效率增大解析设电源的电动势为e，内阻为r，闭合开关s1后，当s2闭合时，r2和r3并联，r232 ，u1，当s2断开时，u2，解得e21 v，r3 ，选项a、b正确；s2闭合时，外电阻为3 ，等于电源内阻，此时电源的输出功率最大，s2断开时，外电阻为4 ，大于电源内阻，则电源的输出功率减小，选项c错误；断开开关s2后，外电阻增大，电源效率增大，选项d正确。答案abd12(多选)一含有理想变压器的电路如图5123所示，正弦交流电源电压为u0，变压器原、副线圈匝数之比为31，电阻关系为r0r1r2r3，v为理想交流电压表，示数用u表示，则下列判断正确的是图5123a闭合开关s，电阻r0与r1消耗的功率之比为91b闭合开关s，电阻r0与r1消耗的功率之比为11c断开s，u0u113d断开s，u0u41解析闭合开关s，设副线圈中经过每个电阻的电流为i，根据变压器输入功率等于输出功率可知，电阻r0中电流为i，由pi2r可知，电阻r0与r1消耗的功率之比为11，选项a错误，b正确；断开s，设副线圈每个电阻中电流为i，u1为原线圈两端电压，i1为原线圈电流，由2iuu1i1，u0u1i1r0，uir0,2ii131，联立解得u0u113，选项c正确，d错误。答案bc13(多选)电源的电动势为e，内阻为r，各电阻阻值如图5124所示，当滑动变阻器的滑动触头p从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是图5124a电压表的示数u先增大后减小b电流表的示数i先增大后减小c电压表示数u与电流表示数i的比值不变d电压表示数的变化量u与电流表示数的变化量i的比值不变解析当滑动变阻器的滑动触头p从a端滑到b端的过程中，总电阻先增大后减小，电源的电动势和内阻不变，根据闭合电路欧姆定律可知总电流先减小后增大，则内电路电压先减小后增大，外电路电压先增大后减小。所以电流表的示数i先减小后增大，电压表的示数u先增大后减小，故选项a正确，b错误；电压表示数u与电流表示数i的比值表示外电阻，所以应先增大后减小，故选项c错误；设滑动变阻器的滑动触头p在某次滑动前后，电压表的示数分别为u1和u2，电流表的示数分别为i1和i2，根据闭合电路欧姆定律，有eu1i1r，eu2i2r。联立以上两式得r，故选项d正确。答案ad14(多选)某小型电站电能输送的示意图如图5125所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，与副线圈相连的输送线路的电阻可等效为电阻r。线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为b，线圈面积为s，转动角速度为，匝数为n，线圈电阻不计。下列说法正确的是图5125a将原线圈抽头p向上滑动时，用户的灯泡变暗b图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大c若线圈abcd转动的角速度变为2，则变压器原线圈电压的有效值为nbsd用电高峰期，随着发电厂输出功率的增大，输电线上损耗的功率占总功率的比例不变解析