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2023高考物理分类解析
专题10 恒定电流和交变电流
1、(2023学业水平等级考试上海卷)如图所示电路中,有四个完全相同的小灯泡,不考虑电阻随温度的变化,则最亮的灯泡是
A. 灯泡1 B. 灯泡2 C. 灯泡3 D. 灯泡4
【参考答案】A
【名师解析】最亮的灯泡是实际电功率最大,通过的电流最大,根据串并联电路规律可知,最亮的灯泡是灯泡1,A正确。
2. (2023高考全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12 = 3.0V,U23 = 2.5V,U34 = -1.5V。符合上述测量结果的可能接法是( )
A. 电源接在1、4之间,R接在1、3之间
B. 电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C. 电源接1、3之间,R接在1、4之间
D. 电源接在1、3之间,R接在2、4之间
【参考答案】CD
【命题意图】本题考查黑箱检测及其相关知识点。
【解题思路】由题意,U12=φ1-φ2=3.0V,U23=φ2-φ3=2.5V,U34=φ3-φ4=-1.5V,可知φ1>φ2>φ4>φ3,所以1接电源正极,3接电源负极,电源接在1、3之间,R可以接在1、4之间,可以接在2、4之间,选项CD正确。
【思路点拨】根据题述,正确得出四个接线柱电势高低关系,是解题的关键。
3. (2023高考海南卷)如图所示电路,已知电源电动势为E,内阻不计,电容器电容为C,闭合开关K,待电路稳定后,电容器上电荷量为( )
A. CE B.
C. D.
【参考答案】C
【名师解析】
电路稳定后,由于电源内阻不计,则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联,若取电源负极为零电势点,则电容器上极板的电势为
电容器下极板的电势为
则电容两端的电压
则电容器上的电荷量为 ,C正确。
4. (2023高考湖南卷)某同学自制了一个手摇交流发电机,如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑),半径之比为,小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为的正方形,共匝,总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动,带动小轮及线圈绕转轴转动,转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内,下列说法正确的是( )
A. 线圈转动的角速度为
B. 灯泡两端电压有效值为
C. 若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为的多匝正方形线圈,则灯泡两端电压有效值为
D. 若仅将小轮半径变为原来的两倍,则灯泡变得更亮
【参考答案】AC
【名师解析】根据大轮与小轮半径之比为4 1,由v=ωr可知发电机线圈转动的角速度为4ω,A正确;发电机产生的感应电动势最大值为Em1=nBL2·4ω,有效值为E1==,灯泡两端电压有效值为U1=E1/2=,B错误;若用总长为原来两倍的相同漆包线绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈,则线圈电阻为2R,匝数为2n,发电机产生的感应电动势最大值为Em2=2nBL2·4ω,有效值为E2==,灯泡两端电压有效值为U2=E2/3=,C正确;若仅将小轮半径变为原来的两倍,则发电机转速变慢,产生的感应电动势减小,灯泡变暗,D错误。
5.(2023年6月高考浙江选考科目)我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是( )
A.送电端先升压再整流
B.用户端先降压再变交流
C.1100kV是指交流电的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
【参考答案】A
【名师解析】由于只有交流电才能通过变压器变压,所以送电端先升压在整流,用户端先变交流电在降压,A正确B错误;特高压输电1100kV是指直流电压,C错误;输电功率由用户端电压决定,D错误。
6. (2023高考山东高中学业水平等级考试)某节能储能输电网络如图所示,发电机的输出电压U1= 250V,输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3:n4= 50:1,输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计,用户端电压U4= 220V,功率88kW,所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 发电机的输出电流为368A
B. 输电线上损失的功率为4.8kW
C. 输送给储能站的功率为408kW
D. 升压变压器的匝数比n1:n2= 1:44
【参考答案】C
【名师解析】
由题知,发电机的输出电压U1 = 250V,输出功率500kW,则有,A错误;
由题知,用户端电压U4 = 220V,功率88kW,则有,P′ = U4I4
联立解得:I4 = 400A,I3 = 8A,U3 = 11000V
则输电线上损失的功率为P损 = I32R = 4kW
且U2 = U3+I3R = 11500V
再根据,解得,BD错误;
根据理想变压器无功率损失有P = U2I3+P储
代入数据有 P储 = 408kW,C正确。
7. (2023高考海南卷)下图是工厂利用的交流电给照明灯供电的电路,变压器原线圈匝数为1100匝,下列说法正确的是( )
A. 电源电压有效值为
B. 交变电流的周期为
C. 副线圈匝数为180匝
D. 副线圈匝数为240匝
【参考答案】BC
【名师解析】
电源电压的有效值 ,选项A错误;
交流电的周期 ,选项B正确;
.根据变压器变压公式
可得副线圈匝数 匝,选项C正确,D错误。
8. (2022天津学业水平选择性考试) 如图所示,两理想变压器间接有电阻R,电表均为理想交流电表,a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后( )
A. R发热功率不变
B. 电压表的示数不变
C. 电流表的示数变大
D. 电流表的示数变小
【参考答案】BC
【命题意图】本题考查变压器、动态电路及其相关知识点。
【名师解析】
闭合开关S后,负载电阻减小,匝数为的线圈输出功率变大,匝数为的线圈输入功率也变大,a、b两端电压有效值不变,由
可知电流表的示数变大,根据
因比值不变,变大,变大,因此,R的发热功率变大,故A错误,C正确;
根据理想变压器电压比等于匝数比
可知输出电压不变,电压表的示数不变,故B正确;
根据理想变压器电流与匝数关系可得,
由于匝数均保持不变,增大,所以、增大,故电流表的示数变大,故D错误。
9. (2022新高考福建卷)某同学利用如图所示电路模拟远距离输电.图中交流电源电压为,定值电阻,小灯泡、的规格均为“ ”,理想变压器、原副线圈的匝数比分别为1∶3和3∶1.分别接通电路Ⅰ和电路Ⅱ,两电路都稳定工作时,( )
A. 与一样亮
B. 比更亮
C. 上消耗的功率比的大
D. 上消耗的功率比的小
【参考答案】BC
【命题意图】此题考查远距离电能输送、变压器、电功率及其相关知识点。
【名师解析】
若开关接cd端,则若电源电压为,理想变压器、的匝数比为
用户电阻为,输电线电阻为,由变压器工作原理和欧姆定律。升压变压器次级电压
降压变压器初级电压
降压变压器次级电压
可得输电功率为
输电线上损耗的电功率为
用户得到的电功率为
若开关接ab端,则负载得到的功率
输电线上损耗的电功率为
将, ,k=3带入可知
可得
即比更亮;
上消耗的功率比的大。故选BC。
10.(2023高考北京卷)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器,原线圈接的正弦交流电源,副线圈接额定电压为的小灯泡.实际测得小灯泡两端电压为.下列措施有可能使小灯泡正常发光的是( )
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D.将两个小灯泡并联起来接入副线圈
【参考答案】B
【名师解析】原线圈接的正弦交流电源,副线圈接额定电压为的小灯泡.实际测得小灯泡两端电压为.下列措施有可能使小灯泡正常发光的是:仅增加副线圈匝数,仅减小原线圈匝数,ACD错误B正确。
11.(2023高考天津卷) 下图为输电线为用户输电的情景,电路中升压变压器和降压变压器都认为是理想变压器,中间输电电路电阻为R,下列说法正确的有( )
A. 输出电压与输入电压相等
B. 输出功率大于输入功率
C. 若用户接入的用电器增多,则R功率降低
D. 若用户接入的用电器增多,则输出功率降低
【参考答案】B
【名师解析】
由于输电过程中电阻R要产生热量,会损失功率,故输出功率大于输入功率;输出电压大于输入电压,故A错误,B正确;
由于输入电压不变,所以变压器的输出变压不变,随着用户接入的用电器增多,导致用户端的等效电阻变小,则电流变大,根据
可知R功率增大;故C错误;
用户接入电路的用电器越多,用电器消耗功率增大,即输出功率增大,故D错误。
12.(2023广东卷)用一台理想变压器对电动汽车充电.该变压器原、副线圈的匝数比为,输出功率为,原线圈的输入电压.关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是( )
A. B.
C. D.
【参考答案】A
【名师解析】根据原线圈的输入电压
,可知原线圈输入电压为220V,频率为50Hz。根据变压器变压公式可知输出电压为440V,由P=UI可知副线圈输出电流的有效值20A,选项A正确。
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