2026届高考物理总复习11任务群检测l练(十一) 直流电路与交流电路

任务群检测练(十一)直流电路与交流电路

1．(2023·辽宁高考)如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，

一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP。

导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是()

解析：选C。

设导体棒的长度为l，做匀速圆周运动的线速度大小为v，经过

一段时间t导体棒的速度方向与初始速度方向的夹角为θ，则θ＝ω

t，如图所示，此时导体棒的有效切割速度为v1＝vcosθ，则导体

棒在匀速转动的过程中，导体棒两端的电势差为u＝Blv1＝Blvcosθ

＝Blvcosωt，C正确，A、B、D错误。

2．(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r。闭合

开关S，将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，下列说法正确的是

()

A．电压表的示数一定变大

B．电流表的示数一定变大

C．R2消耗的电功率一定变大

D．电源的输出功率一定变小

解析：选AC。将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，则R接入

电路的电阻阻值变大，总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，即

电压表示数变大；R1及内阻r上的电压减小，则并联支路的电压变大，

通过R2的电流变大，则通过R支路的电流减小，即电流表示数减小，

2

根据P＝IR2可知，R2消耗的电功率一定变大；因不知道外电阻和内

2

阻的大小关系，不能确定电源的输出功率的变化情况，故选项A、C

正确，B、D错误。

3．发电站通过升压变压器和降压变压器给某用户端供电，发电

机组输出交变电压的有效值恒定，输电线总电阻r保持不变。当用户

端用电器增加后()

A．若滑片P位置不变，则输电线上损失的功率变大

B．若滑片P位置不变，则用户端电压升高

C．若将滑片P上移，则用户端电压可能不变

D．若将滑片P下移，则输电线上损失的功率可能减小

解析：选A。若滑片P位置不变，当用户端用电器增加后，负载

总电阻减小，导致电路总电流增大，对应的输电线电流增大，由P＝

I2r可知输电线上损失的功率增大；发电机的输入电压不变，升压变

压器、降压变压器的匝数不变，故用户端电压降低，A正确，B错误。

若将滑片P上移，升压变压器的副线圈与原线圈的匝数比变小，发电

机组输出交变电压的有效值恒定，则升压变压器副线圈两端电压变小，

当用户端用电器增加后，输电功率增大，则输电线上的电流会更大，

输电线两端承担的电压更大，损耗的功率更大，则用户端的电压更小，

故C、D错误。

4．如图所示，L1和L2是不计电阻的输电线，电压互感器原、副

n1n1′

线圈匝数比为k1，电流互感器原、副线圈匝数比为k2，

n2n2′

电压表V的示数为U，电流表A的示数为I，则输电线的输送功率为

()

A．UIB．k1k2UI

kk

C．2UID．1UI

k1k2

解析：选D。已知电压与匝数成正比，变压比为k1，电压表示数

为U，故传输电压为U传＝Uk1，已知电流与匝数成反比，所以变流比

11

为，电流表示数为I，故传输电流为I传＝I，故输电线的输送

k2k2

k1

功率为P＝U传I传＝UI，故D正确。

k2

5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是

原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10

Ω，其余电阻均不计。从某时刻开始在c、d两端加上如图乙所示的

正弦交变电压，则下列说法中正确的是()

A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1V

B．当单刀双掷开关与b连接时，在t＝0.01s时刻，电流表示

数为4.4A

C．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为

25Hz

D．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小

311

解析：选B。由题图乙知，输入电压的有效值为U1＝V≈220

2

nU

V，由1＝1，可得输出电压为22V，即电压表示数为22V，故A

n2U2

错误；当单刀双掷开关与b连接时，变压器原、副线圈的匝数比为5∶

nU

1，输入电压的有效值不变，根据1＝1，可得输出电压为44V，

n2U2

44

根据欧姆定律，电流表的示数即为输出电流的有效值I＝A＝4.4

210

A，故B正确；由题图乙可知，电压的最大值为311V，交流电的周

期为2×10－2s，所以交流电的频率为f＝50Hz，当单刀双掷开关由

a拨向b时，变压器不会改变交流电的频率，所以副线圈输出电压的

频率为50Hz，故C错误；当单刀双掷开关由a拨向b时，输出电压

增加，输出电流增加，故输入电流也增加，则原线圈的输入功率变大，

故D错误。

6．两个完全相同的电热器，分别通以如图甲、乙所示的交变电

流(甲图曲线为正弦曲线的一部分)，在一段相同且较长时间内，它们

的发热量之比为Q1∶Q2＝4∶1，则I1∶I2等于()

A．4∶1B．22∶1

C．1∶2D．1∶1

IT

解析：选A。题图甲中，由电流有效值的定义可知(1)2R＝

22

2

2121

IRT，解得I＝I1，则其功率P1＝IR＝IR；题图乙中正、反向

241

2

电流大小相等，电流的有效值为I2，故功率P2＝IR；因Q1∶Q2＝4∶

2

1，Q1＝P1t，Q2＝P2t，故I1∶I2＝4∶1，A正确。

7．有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U与电流I的关系

图像分别如图(a)、(b)、(c)、(d)所示。将一个6Ω的定值电阻分

别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是()

A．甲电源B．乙电源

C．丙电源D．丁电源

解析：选D。U­I图像的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图

E

2

知丁电源内阻r最小，再由P＝R＋r·R知，r越小，定值电阻

消耗的功率越大，故D项正确。

8．(多选)如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R＝8Ω

的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成闭合电路，已知滑动变阻器

消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说

法正确的是()

210

A．电源的电动势E＝V，内阻r＝2Ω

5

B．图乙中Rx＝25Ω

C．当滑动变阻器的滑片向左移动时，R上消耗的功率先增大后

减小

D．调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为

1.28W

E

2

解析：选BD。RP消耗的功率P＝R＋r＋RP·RP＝

E2

2，当R＝R＋r时，P有最大值，把R＋r

（R＋r－R）P

P＋4（R＋r）

RP

E2

等效为电源的内阻，由题图乙可知R＋r＝10Ω时，P＝＝

4（R＋r）

0.4W，则E＝4V、r＝2Ω，A项错误；滑动变阻器的阻值为4Ω

4E2

和阻值为R时消耗的功率相等，则有＝

x（4＋R＋r）2

E2

2Rx，代入数据解得Rx＝25Ω，B项正确；当滑动变阻

（Rx＋R＋r）

器的滑片向左滑动时，其接入电路的电阻增大，则电路中电流减小，

R上消耗的功率减小，C项错误；由于负载电阻大于内阻r，故当RP

E

2

＝0时，电源的输出功率最大，为R＋r·R＝1.28W，D项正确。

9．(2022·湖南高考)如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，

滑动触头P1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R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，

滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A

的示数为I。下列说法正确的是()

A．保持P1的位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不

变

B．保持P1的位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功

率增大

C．保持P2的位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增

大

D．保持P2的位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功

率减小

解析：选B。设原线圈两端电压为U1，副线圈两端电压为U2，通

过原线圈的电流为I1，通过副线圈的电流为I2，由理想变压器变压规

U1

律和交流规律可得，原、副线圈及定值电阻R1的等效电阻为R′＝

I1

n1

Un1n1

222

n2U2

＝＝n2＝n2R1；保持P1的位置不变，将原、副线圈及

n2I2

I2

n1

电阻R1等效为一定值电阻，P2向左缓慢滑动的过程中，R2接入电路的

电阻减小，则整个电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，回路中电流

I增大，原线圈两端电压增大，又电源电压不变，故电压表示数U减

小，A项错误；由于原线圈两端电压增大，由理想变压器变压规律可

知，副线圈两端电压增大，故R1消耗的功率增大，B项正确；当P2

位置不变，P1向下滑动时，n2减小，等效电阻R′增大，由欧姆定律

可知，回路中电流减小，R2两端电压减小，C项错误；由于R2两端电

压减小，则原线圈两端电压增大，由变压规律可知，副线圈两端电压

增大，R1的功率增大，D项错误。

10．如图甲所示为一台小型旋转电枢式交流发电机的构造示意图，

内阻r＝1Ω，外电路电阻R1＝R2＝18Ω，电路中其余电阻不计。

发电机的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方

向的固定轴转动，线圈匝数n＝10，转动过程中穿过每匝线圈的磁通

量Φ随时间t按正弦规律变化，如图乙所示，取π＝3.14，则()

A．t＝1.57×10－2s时，该小型发电机的电动势为零

B．t＝3.14×10－2s时，矩形线圈转到中性面位置

C．串联在外电路中的交流电流表的示数为2A

D．感应电动势的最大值为20V

解析：选D。由题意知t＝1.57×10－2s时，磁通量Φ的变化率

最大，该小型发电机的电动势为最大，故A错误；t＝3.14×10－2s

时，磁通量Φ的变化率最大，磁场与线圈平面平行，故B错误；从Φ

2π

­t图线可以看出Φ＝1.0×10－2Wb，T＝3.14×10－2s，又ω＝，

maxT

感应电动势的最大值为Emax＝nBSω＝nωΦmax＝20V，电路中电流最

Emax20

大值为Imax＝＝A＝2A，串联在外电路中的交流电流表

R外＋r9＋1

I

的读数为I＝max＝2A，故C错误，D正确。

2

11．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，两端分

别接有四个相同的灯泡(其电阻不随温度变化)，已知4盏灯均能发光，

则L1灯实际消耗功率与其他三盏灯实际消耗功率之和的比值为

()

A．1∶1B．1∶3

C．9∶1D．3∶1

U1n11

解析：选D。由于＝＝，可得U2＝2U1，而灯L3和L4串联，

U2n22

U

因此加在L和L上的电压均为2，而加在L两端的电压为U，因此

34221

I1n2

L2、L3和L4亮度相同，设流过这三盏灯的电流均为I，由于＝＝

I2n1

2

可知流过原线圈的电流为2I，因此流过灯L的电流为3I，根据P

11

2

＝IR，可知L1灯实际消耗功率与其他三盏灯实际消耗功率之和的比

2

P1（3I）R3

值为＝222＝，故D正确。

P2＋P3＋P4IR＋IR＋IR1

12．(多选)如图，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，

磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与

阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线

上。现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧

逆时针(俯视)匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上

下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金

L

属圆环的半径为，金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图

2

示位置，速度与磁感线垂直。以下说法正确的是()

A．导体棒每转动一周电流方向改变一次

3BL2ω

B．导体棒转过30°时产生的电动势为

2

2BL2ωR

C．电压表的示数为

4（R＋r）

πB2L4ω

D．导体棒转动一周外力做功为

4（R＋r）

解析：选CD。导体棒在金属圆环上转动时切割磁感线产生的瞬

1

时感应电动势为e＝BL2ωcosωt，则一个周期电流方向改变两次，

2

1

故A错误；导体棒转过30°时产生的电动势为E＝BL2ωcos30°

2

3E

＝BL2ω，故B错误；电压表的示数为电压的有效值，U＝mR

4mR＋r

BL2ωRU2BL2ωR

＝，则U＝m＝，故C正确；由功能关系可

2（R＋r）24（R＋r）

知导体棒转动一周外力做的功等于电路在一个周期内产生的热量，则

Em2

（）2ππB2L4ω

有W＝Q＝2T，T＝，解得W＝，故D正确。

R＋rω4（R＋r）

13．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶

1，原线圈接有定值电阻R0＝10Ω，副线圈接有滑动变阻器R1和小灯

泡L，小灯泡电阻恒为2Ω，额定功率为2W。变压器输入端接有效

值U＝10V的正弦交流电，小灯泡的实际功率不能大于其额定功率，

关于该电路分析正确的是()

A．滑动变阻器滑片向右滑动，小灯泡变暗

B．无论滑动变阻器滑片向哪边滑动，副线圈两端的电压始终不

变

C．当滑动变阻器阻值调为0.5Ω时，小灯泡正常发光

D．当滑动变阻器阻值调为0.5Ω时，R0上消耗的电功率达到最

大值

n1

解析：选CD。假设原线圈中电流为I1，则副线圈中电流为I2＝I1

n2

n110V

＝2I1，有U－I1R0＝×2I1(R1＋RL)，解得I1＝，滑动变

n218Ω＋4R1

阻器滑片向右滑动时，R1接入电路的阻值减小，则I1增大，I2增大，

所以小灯泡变亮，故A错误；由A项分析可知滑动变阻器滑片向右滑

动时，I1会变化，则原线圈的输出电压会变化，所以副线圈电压U2

10V

会变化，故B错误；由A项分析有I1＝，当R1＝0.5Ω

18Ω＋4R1

2

时，I2＝2I1＝2×0.5A＝1A，此时PL＝IRL＝2W，所以小灯泡正

2

常发光，故C正确；由C项分析可知滑动变阻器阻值调为0.5Ω时，

小灯泡正常发光，副线圈中电流I2达到最大值，则原线圈中电流I1

也达到最大值，R0上消耗的电功率达到最大值，故D正确。

14．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育

馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设

该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如

图所