高考物理专题复习 第10讲　直流电路和交流电路

3/3第10讲直流电路和交流电路1.（2024·广东高考1题）将阻值为50Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（）A.该交流电的频率为100HzB.通过电阻电流的峰值为0.2AC.电阻在1秒内消耗的电能为1JD.电阻两端电压表达式为u＝102sin100πt（V）2.（2024·安徽合肥三模）图甲、乙为家庭应急式手动小型发电机的两个截面示意图。推动手柄使半径为r的圆形线圈沿轴线做简谐运动，速度随时间变化的规律为v＝v0sinωt，线圈匝数为n，电阻不计，所在位置磁感应强度大小恒为B，灯泡的额定电压为U，若灯泡刚好正常发光，则理想变压器的原、副线圈匝数比n1n2等于A.nπBrv0C.2nπBrv3.（2024·湖北高考5题）在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为（）A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶44.（2024·江西九江二模）如图所示，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，当照射光敏电阻的光减弱时，则（）A.电压表的示数减小 B.电流表的示数减小C.电容器所带电荷量减小 D.电源输出功率减小5.（2024·广东广州三模）燃油汽车点火系统的基本结构如图所示，主要部分由直流电源E、保护电容C、电阻R、理想变压器、火花塞等构成，已知直流电源的电动势为12V，火花塞内两触点之间要产生30kV电压，才能产生电弧将油气点燃，理想变压器原、副线圈匝数之比为1∶100，下列说法正确的是（）A.开关S闭合时，电容C将进行充电B.开关S闭合瞬间，变压器副线圈两端电压最高可达30kVC.开关S断开瞬间，若要将油气点燃，变压器原线圈至少需产生300V电压D.开关S断开后，电容器将先放电后充电6.（2024·海南海口一模）如图所示，电阻为R的金属直角线框abcd放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，a、d两点连线与磁场垂直，ab、cd长均为l，bc长为2l，定值电阻阻值也为R，线框绕ad连线以角速度ω匀速转动。t＝0时刻线框所在平面与磁场垂直，则（）A.t＝0时刻穿过线框磁通量的变化率最大B.t＝0时刻bc边所受安培力大小为2C.a、d两点间电压变化规律为u＝2Bl2ωsinωtD.线框转一圈过程中外力对线框做功为27.（2024·江苏徐州三模）某学习小组设计了改变电容器极板间电压的电路，电压表可视为理想电表，下列电路中，既安全又能使电容器极板间电压变化范围较大的是（）8.（2024·山东泰安三模）远距离输电的示意图如图所示，变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比为n1n2＝3200，降压变压器的原、副线圈匝数比为n3n4＝100011，输电线的总电阻为R＝200Ω。当用户消耗的电功率为110kW时，入户电压U4＝220A.465VB.316.5VC.232.5VD.216.5V9.（2024·天津河北区二模）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关，原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示，现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光，下列说法正确的是（）A.输入电压u的表达式是u＝202sin50πt（V）B.只断开S1后，L1、L2均正常发光C.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8WD.只断开S2后，原线圈的输入功率增大10.（2024·江苏苏州模拟）一矩形线圈，面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻为R＝4Ω，线圈在磁感应强度为B＝1πT的匀强磁场中，以10πrad/s的角速度绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示。若从线圈平面经过中性面位置开始计时，求（1）线圈中感应电动势的最大值；（2）线圈中感应电动势的瞬时值表达式；（3）线圈从开始计时经120s的过程中，外接电阻R上产生的热量11.（多选）（2024·河北邯郸模拟）在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3＝4∶2∶1，定值电阻R1＝4Ω，R2＝R3＝1Ω，滑动变阻器R的最大阻值为3Ω。在c、d两端输入正弦式交流电，电压的表达式为u＝102sin100πt（V）。当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是（）A.电阻R3的功率一直增大B.电流表示数的最小值为56C.当滑片Р处在a端与b端的中点时，整个电路的功率达到最大D.理想变压器的最大输出功率为6.25W

第10讲直流电路和交流电路1.D由图像可知交流电的周期为0.02s，则频率f＝1T＝50Hz，故A错误；根据图像可知电压的峰值为102V，根据欧姆定律可知电流的峰值Im＝UmR＝102V50Ω＝0.22A，故B错误；电流的有效值为I＝Im2＝0.2A，所以电阻在1s内消耗的电能为W＝I2Rt＝0.22×50×1J＝2J，故C错误；根据图像可知电阻两端电压表达式为u＝Umsinωt＝102sin2πTt（V）＝2.B由题意可知，线圈产生的是正弦式交流电，电动势的最大值为Em＝2πnBrv0，电动势的有效值为E＝Em2＝2nπBrv0，由于线圈电阻不计，则变压器原、副线圈匝数比为n1n2＝EU3.C分析电路特点可知，在接入正弦式交流电的一个周期内，有半个周期只给L1供电，另半个周期只给L2供电，L1两端电压的有效值与L2两端电压的有效值相等，又R1∶R2＝2∶1，则根据P＝U2R可知，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2＝1∶2，4.C减弱照射光敏电阻R3的光照强度，R3的阻值增大，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得干路电流减小，则路端电压增大，即电压表示数增大，A错误；路端电压增大，则R1两端的电压增大，电流增大，电流表的示数增大，B错误；总电流减小，通过R1的电流增大，则通过R2的电流减小，R2的电压减小，即电容器两端的电压减小，又Q＝CU，可得电容器所带电荷量减小，C正确；当电源的内阻和外电阻阻值相等时，电源输出功率最大，本题中电源内阻与外电阻阻值之间的大小关系未知，故无法判断电源输出功率是增大还是减小，D错误。5.C开关S闭合时，电容C将会被短路，不会充电，A错误；开关S闭合瞬间，变压器原线圈两端电压不会超过电源的电动势，则副线圈两端电压不超过1200V，B错误；开关S断开瞬间，变压器副线圈两端电压可达30kV，则变压器原线圈至少需产生300V自感电压，C正确；开关S断开后，由于变压器原线圈发生自感，电容器将先充电再放电，D错误。6.Dt＝0时刻，bc边运动方向与磁场方向平行，感应电动势为零，穿过线框磁通量的变化率为零。电路中没有感应电流，bc边所受安培力为零，A、B错误；依题意，感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝2Bl2ω，a、d两点间的电压的最大值为Um＝RR＋REm＝Bl2ω，则a、d两点间电压变化规律为u＝Umsinωt＝Bωl2sinωt，C错误；电动势的有效值为E＝Em2＝2Bl2ω，线框转一圈过程中外力对线框做功为W＝Q＝E2R7.A由题图可知，分压式电路电压范围较大，A选项中滑片P处于最左端时电容器两端电压为0，当滑片处于最右端时，电容器两端电压为U＝RER＋r，故电容器极板间电压变化范围为0～RER＋r；B选项中滑片P处于最左端时电容器两端电压为0，当滑片处于最右端时，电容器两端电压为U＝RER＋r，故电容器极板间电压变化范围为0～RER＋r，但是B8.B降压变压器副线圈中的电流I2＝PU4＝1.1×105W220V＝500A，设输电线上的电流为I1，根据I1I2＝n4n3，解得I1＝5.5A，根据U3U4＝n3n4，解得U3＝20000V，输电线上损失的电压ΔU＝I1R＝1100V，可知升压变压器副线圈两端的电压U2＝U3＋ΔU＝9.C由图乙可知周期T＝0.02s，则ω＝2πT＝100πrad/s，所以输入电压u的表达式应为u＝202sin100πt（V），A错误；只断开S1后，L1、L2断路，均不能正常发光，B错误；理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，则副线圈的有效值U2＝n2n1U1＝15×2022V＝4V，若S1换接到2后，只有电阻R接入电路，则R消耗的电功率P＝U22R＝0.8W，C正确；只断开S2后10.（1）50V（2）e＝50sin10πt（V）（3）10J解析：（1）线圈中感应电动势的最大值Em＝nBωS＝100×1π×10π×0.05V＝50V（2）线圈中感应电动势的瞬时值表达式e＝Emsinωt＝50sin10πt（V）。（3）电路中电流有效值I＝ER＋r＝502（4+1）外接电阻R上产生的热量Q＝I2Rt＝（52）2×4×120J＝10J11.BD等效电路图如图所示，两副线圈的等效电阻为R2'＝n1n22（R＋R2），R3'＝n1n32R3；当滑片P从a端滑到b端的过程中，总电阻减小，总电流增大，R1两端的电压增大，R3'两端的电压减小，故电阻R3的功率一直减小，A错误；原线圈的