2022高考物理二轮复习第一部分专题六电磁感应和电路第2讲直流电路和交流电路练习含解析.doc

直流电路和交流电路
1．(2022·宜昌适应训练)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律。有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a＞b＞c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是(　　)
解析　由电阻的决定式可知，A中电阻RA＝ρ，B中电阻RB＝ρ，C中电阻RC＝ρ，D中电阻RD＝ρ，故电阻最小的为A，A项正确。
答案　A
2．(2022·山东东营二模)如下图电路中，电流表A和电压表V均可视为理想电表，闭合开关S后，将滑动变阻器R1的滑片向右移动，以下说法正确的选项是(　　)
A．电流表A的示数变大
B．电压表V的示数变大
C．电容器C所带的电荷量减少
D．电源的效率增加
解析　R1的滑片向右移动，接入电路的电阻增大，电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律知，干路中的电流减小，路端电压增大，R3两端的电压减小，电压表V的示数变小，B错误；并联局部的电压增大，电容器C所带的电荷量增加，C错误；通过R2的电流增大，所以通过R1的电流减小，电流表的示数变小，A错误；电源的效率：η＝×100%＝×100%，所以效率增加，D正确。
答案　D
3.(2022·广东东莞月考)如下图，电源的电动势为30 V，内电阻为1 Ω，一个标有“6 V，12 W〞的电灯与一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联。开关闭合后，电路中的电灯正常发光，那么电动机输出的机械功率为(　　)
A．36 W　 B．44 W
C．48 W D．60 W
解析　电路中电灯正常发光，所以UL＝6 V，那么电路中电流为I＝＝ A＝2 A，电动机两端的电压UM＝E－Ir－UL＝(30－2×1－6)V＝22 V，那么电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝UMI－I2RM＝(22×2－4×2)W＝36 W。
答案　A
4．(2022·山西吕梁段测)在如下图的电路中，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器R的滑片向左滑动时，以下说法正确的选项是(　　)
A．电流表示数增大
B．电压表示数增大
C．R0上消耗的电功率一定减小
D．电源的输出功率一定减小
解析　当滑动变阻器R的滑片向左滑动时，R减小，由“串反并同〞规律可得总电流增大，电源内电压增大，电压表示数减小，电流表示数减小，A、B两项错误；结合P＝I2R0可判断R0上消耗的电功率减小，C项正确；由于不清楚内外电路的电阻关系，所以电源的输出功率变化情况不能确定，D项错误。
答案　C
5．(2022·四川成都月考)如下图，电源电动势E＝16 V，内阻r＝4 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R0′＝1 Ω。当调节滑动变阻器R1时可使图甲电路中R1消耗的功率最大；调节R2时可使图乙电路的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2 W)，那么R1和R2连入电路中的阻值分别为(　　)
A．3 Ω、3 Ω B．5 Ω、3 Ω
C．5 Ω、2.5 Ω D．3 Ω、2.5 Ω
解析　对于电路甲，根据闭合电路欧姆定律：I＝，那么R1消耗的功率为PR1＝I2R1＝2R1＝，当R1＝r＋R0＝5 Ω时，那么R1消耗的功率最大；对于电路乙，P输出max＝P0＋I2R0′＋I2R2，根据闭合电路欧姆定律：UR2＝E－Ir－＝IR2，将E＝16 V，r＝4 Ω，R0′＝1 Ω，P0＝2 W代入，联立以上方程式整理可以得到，当R2＝2.5 Ω时，电路的输出功率最大，C项正确。
答案　C
6．(2022·安徽合肥第二次调研)以下图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′(OO′沿水平方向)匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数为10 V。图乙是矩形线圈中磁通量随时间t变化的图像。线圈内阻不计，那么(　　)
A．此交流发电机的电动势平均值为10 V
B．t＝0.02 s时R两端的电压瞬时值为零
C．R两端的电压u随时间t变化的规律是u＝
10cos(100πt)V
D．当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向也向上
解析　矩形线圈绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生正弦交流电，外电阻R＝10 Ω，电压表示数为10 V，说明＝10 V，即Em＝10 V。根据题图乙知t＝0时磁通量等于0，可判断t＝0，电动势最大，所以电动势随时间变化的规律为U＝Emcosωt＝10cos(100πt)V，选项C对；将t＝0.02 s代入电动势的表达式，得U＝10 V，选项B错；根据楞次定律，感应电流总是阻碍线圈的转动，所以当ab边速度方向向上时，它所受安培力的方向向下，选项D错；电动势平均值为磁通量和时间的比值，而该比值最大为Em＝10 V，所以平均值一定比Em＝10 V小，选项A错。
答案　C
7．(多项选择)(2022·山西太原第一次模拟)如下图为某山区小型水电站的电能输送示意图，发电机输出的电压和输电线路上的电阻恒定，用电器均为纯电阻元件，当用电顶峰来临时，以下判断正确的选项是(　　)
A．用电器等效电阻R0变大
B．升压变压器T1的输出电压变大
C．降压变压器T2的输出电压变小
D．输电线路总电阻R上消耗的功率变大
解析　用电顶峰来临时，用电器增多，用电器并联后的总电阻R0减小，选项A错误；由于升压变压器的输入电压一定，那么输出电压一定，选项B错误；设输电线的输送电流为I，降压变压器的变压比为k，升压变压器的输出电压为U，那么U＝IR＋k2IR0，当R0减小时，I增大，输电线总电阻R消耗的功率PR＝I2R变大，选项D正确；降压变压器T2的输入电压等于U－IR，可以判断此电压减小，那么输出电压也减小，选项C正确。
答案　CD
8．(多项选择)(2022·安徽宣武模拟)如下图，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池(电池另一极与锉刀接触)，手持导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀外表凹凸不平，就会产生电火花。那么以下说法中正确的选项是(　　)
A．产生电火花的回路只由导线与电池组成
B．假设导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D．导线端划动的方向与自感电动势的方向无关
解析　由图可知，产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，故A项错误；手执导线的另一端，在锉刀上来回划动时产生的电火花，是由于电路时通时断，在回路中产生自感电动势产生的，与导线运动的方向无关，如导线端只向一个方向划动也能产生电火花。故B项正确；产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，如果锉刀是绝缘体，那么实验不能完成。故C项错误；自感电动势的方向与电流接通或电流断开有关，与导线端划动的方向无关，故D项正确。
答案　BD
9．(2022·江苏盐城二模)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如下图。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，那么发电机输出电压(　　)
A．峰值是e0 B．峰值是2e0
C．有效值是Ne0 D．有效值是Ne0
解析　由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故A、B项错误；又由题意可知，假设从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝，即U＝Ne0，故C项错误；D项正确。
答案　D
10．(2022·河南洛阳期末)以下图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮。而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。以下说法正确的选项是(　　)
A．图甲中，A1与L1的电阻值相同
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
解析　在图甲中，断开开关S1瞬间，L1与A1构成闭合回路，通过灯A1的电流与L1相同，又因灯A1突然闪亮，即通过A1电流增大，那么可推出，闭合S1待电路稳定后，通过L1的电流大于通过灯A1电流，根据L1与A1并联，所以L1的电阻小于A1的电阻，应选项A、B错误；在图乙中，闭合开关S2，最终A2与A3亮度相同，即电流相同，所以L2与变阻器R的电阻相同；闭合开关S2的瞬间，L2中电流小于变阻器R中电流，应选项C正确，D错误。
答案　C
11．(2022·河南南阳一中模拟)如下图，一个匝数为N＝100匝，电阻不计的线框以固定转速50 r/s在匀强磁场中旋转，其产生的交流电通过一匝数比为n1∶n2＝10∶1的理想变压器给阻值R＝20 Ω的电阻供电，电压表的示数为20 V，从图示位置开始计时，以下说法正确的选项是(　　)
A．t＝0时刻线框内的电流最大
B．变压器原线圈中电流的有效值为10 A
C．穿过线框平面的最大磁通量为 Wb
D．理想变压器的输入功率为10 W
解析　t＝0时刻线框在中性面位置，故感应电动势为零，感应电流为零，故A错误；副线圈中的电流I2＝＝ A＝1 A，根据电流与匝数成反比，＝，原线圈中电流的有效值I1＝I2＝×1 A＝0.1 A，故B错误；根据电压与匝数成正比，原线圈两端的电压U1＝200 V，角速度ω＝2πn＝100π rad/s，线圈产生最大感应电动势为200 V，由Em＝NBSω，得最大磁通量Φ＝BS＝＝＝ Wb，故C正确；理想变压器输出功率P2＝U2I2＝20×1 W＝20 W，输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率为20 W，故D错误。
答案　C
12．(2022·河南郑州模拟)图甲为小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律为图乙中的正弦曲线。发电机线圈的内阻为5 Ω，外接灯泡的电阻为95 Ω，其他电阻不计，那么(　　)
A．t＝0.005 s时穿过线圈的磁通量最大
B．1 s内线圈中的电流方向改变50次
C．灯泡两端的电压为19 V
D．0～0.01 s内通过灯泡的电荷量为零
解析　由题图乙可知t＝0.005 s时感应电动势最大，穿过线圈的磁通量为零，故A错误；由题图乙可知周期T＝0.02 s，线圈每转一周，电流方向改变两次，每秒钟电流方向改变100次，故B错误；由题图乙可知交流电电动势的最大值是Em＝20 V，有效值为：E＝＝20 V，根据闭合电路的分压特点得灯泡两端的电压为：U＝E＝×20 V＝19 V，故C正确；根据q＝得，0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为q＝，Em＝BSω＝BS＝100πBS，代入数据联立得：q＝C，故D错误。
答案　C
13.(2022·齐齐哈尔一模)如下图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，那么以下说法正确的选项是(　　)
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　设原线圈中电流为I1，根据电流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，那么副线圈两端的电压为2U1，由于三个灯泡的额定功率相等，那么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R甲＝＝，R乙＝，R丙＝＝，C错误；甲灯的额定电压最小，D错误。
答案　B
14．(多项选择)(2022·浙江宁波八校联考)在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R为定值电阻，阻值为7.5 Ω。当开关S闭合后(　　)
A．L1的电阻为 Ω
B．L1消耗的电功率为7.5 W
C．L2的电阻为7.5 Ω
D．L2消耗的电功率为0.3 W
解析　S闭合后，L1两端的电压U1＝3.0 V，由题中乙图可知，I1＝0.25 A，故L1消耗的电功率P1＝U1I1＝0.75 W，R1＝＝12 Ω，A、B错误；L2与R及电源串联，把R和电源等效成电动势为3 V，内阻为7.5 Ω的新电源，在题图乙中作出新电源的I­U图线，如下图，两图线的交点表示此时L2两端的电压与通过的电流的大小，即L2两端电压U2＝1.5 V，通过的电流I2＝0.2 A，所以R2＝＝ Ω＝7.5 Ω，L2消耗的电功率P2＝U2I2＝1.5×0.2 W＝0.3 W，C、D正确。
答案　CD
6