2025届高考物理二轮复习：第9讲 恒定电流和交变电流-专项训练 （含解析）

2025届高考物理二轮复习：第9讲 恒定电流和交变电流-专项训练
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(不定项)某车装配了120块“刀片电池”,每块“刀片电池”的容量是200 A·h,平均工作电压是3.2 V.下列说法正确的是 (　)
A.单块电池充满电后储存的电荷量是200 C
B.单块电池充满电后储存的电能是640 W·h
C.若该车某次行驶中平均能耗是13 kW·h/100 km,则其续航里程是640 km
D.若某块电池充电电流是200 A,则经过30 min可将该电池从其容量的30%充到80%
2.如图所示为无人机高度预警系统电路图.电路中的R1和R2有一个是定值电阻,另一个是气压传感器(可等效为可变电阻).飞行高度越低,则对气压传感器的压力越大,气压传感器的电阻越小.当a、b两端的电压大于U1时,控制开关自动开启高位预警;当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时,控制开关自动开启低位预警.下列说法正确的是(　)
A.U1B.U1=U2
C.R2为定值电阻
D.定值电阻的阻值越大,则开启高位预警时的位置越低
3.[2024·温州中学模拟] 某电路中的交变电流在一个周期内的i-t图像如图所示,其中图线的bc段为正弦曲线的四分之一,则该交变电流的有效值为 (　)
A. A
B. A
C.A
D. A
4.[2024·杭州模拟] 发光二极管简称为LED,它被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域.如图所示为某LED的伏安特性曲线,根据此伏安特性曲线,下列说法正确的是 (　)
A.当LED两端电压为2.0 V以下时,LED的电阻几乎为零
B.当LED两端电压为3.0 V时,它消耗功率约为150 W
C.如果把电压3.0~3.5 V段近似看作直线,那么在这一电压范围内,电阻几乎保持不变,其电阻约为2.5 Ω
D.在电压3.0~3.5 V段,LED的电阻随接入两端电压的增大而减小
5.图甲和图乙为两个发电机设备与外接电路,两者仅电刷样式不同,其他部件均完全相同.两线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转,从图示位置(该位置线圈平面与中性面垂直)开始计时,在一个周期T时间内,下列说法错误的是 (　)
A.两图中,R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等
B.在0~时间内,两图中流过R的电荷量相等
C.在~时间内,两图中流过R的电流方向相同
D.在0~T时间内,两图中电阻R上产生的焦耳热相等
6.如图所示为某小组设计的电子秤原理图.轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连,R0为定值电阻,滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接.当盘中没有放物体时,滑片刚好位于滑动变阻器的最上端.该小组用理想电压表的示数U反映待测物体的质量m,用单位质量变化下电压表示数变化量的绝对值描述电子秤的灵敏度.不计一切摩擦,弹簧始终于弹性限度内.下列说法正确的是 (　)
A.仅更换阻值更大的定值电阻R0,电子秤的灵敏度会下降
B.电子秤的灵敏度会随待测物体质量的增大而增大
C.弹簧的劲度系数越小,则电子秤的量程越大
D.电压表的示数与待测物体的质量成非线性关系
7.[2024·宁波模拟] 如图甲、乙所示为某家庭应急式手动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a沿轴线往复运动,其运动的v-t图像为如图丙所示的正弦曲线,最大速度为v0.已知线圈a的匝数为n,电阻不计,线圈a所在位置磁感应强度大小恒为B,理想变压器原、副线圈匝数之比为k,L1、L2两灯泡的电阻均为R,A为理想交流电流表.闭合开关S,下列说法正确的是 (　)
A.L1两端电压最大值为2nπBrv0
B.电流表A的读数为
C.线圈a的输出功率为
D.若断开开关S,则L1中电流不变,原线圈中电流也不变
8.原线圈接在有效值恒定的正弦交流电源上,不计电源内阻.原线圈接有合适的灯泡L1,副线圈接有合适的灯泡L2、定值保护电阻R0及滑动变阻器R,电流表和电压表均为理想交流电表,如图所示,此时两灯泡都发光且亮度合适(设两灯泡的电阻都不随温度变化).现将滑动变阻器R的滑片向下滑动少许,下列说法正确的是(　)
A.电压表V的示数减小
B.灯泡L1变亮
C.定值保护电阻R0的电功率增大
D.灯泡L2变亮
9.我国水力资源居世界首位,西部地区水力发电潜力巨大.水力发电的基本原理就是将水流的机械能(主要指重力势能)转化为电能.某小型水力发电站的水流量Q=5 m3/s(流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积),落差h=15 m,发电机(内阻不计)的输出电压U1=500 V,输电线总电阻r=20 Ω.为了减小损耗,采用了高压输电.如图所示,在发电机处安装升压变压器,而在用户处安装降压变压器,其中降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=450∶11,用户获得的电压U4=220 V,用户消耗的功率P4=450 kW,变压器均视为理想变压器.已知水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是 (　)
A.输电线损失的电压为500 V
B.输电线损失的电功率为25 kW
C.升压变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=1∶18
D.机械能转化为电能的效率约为67%
10.(不定项)如图所示,x轴上方的两条曲线均为半个周期的正弦曲线,其高和底均为l,在x轴与曲线所围的两区域内存在磁感应强度大小均为B、方向如图所示的匀强磁场,MNPQ是一边长为l的正方形导线框,其电阻为R,MN与x轴重合.在外力的作用下,线框从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速向右穿越磁场区域,则下列说法中正确的是 (　)
A.线框的PN边到达x=处时,感应电流最大
B.线框的PN边到达x=处时,感应电流最大
C.穿越磁场的整个过程中,线框中产生的焦耳热为
D.穿越磁场的整个过程中,外力所做的功为
参考答案与详细解析
1.BD　[解析] 单块电池充满电后储存的电荷量是q=200 A·h=200 A·3600 s=7.2×105 C,故A错误;单块电池充满电后储存的电能是E1=Uq=3.2 V×200 A·h=640 W·h,故B正确;该车充满电后储存的电能为E=120E1=120×0.64 kW·h=76.8 kW·h,则其续航里程是s=×100 km≈591 km,故C错误;若某块电池充电电流是200 A,则经过30 min可给该电池充的电荷量Q=200 A×30 min=100 A·h=q,即为总容量的50%,可将该电池从其容量的30%充到80%,故D正确.
2.C　[解析] 设电源的内阻为r,根据闭合电路的欧姆定律有I=,当飞行高度过低时,对气压传感器的压力增大,气压传感器的电阻减小,回路中总电阻减小,电流增大,根据题意,a、b两端的电压即R1两端的电压要减小到小于一个定值U2,控制开关才会自动开启低位预警,由于电源内电压和定值电阻两端电压都增大,只有气压传感器两端电压减小,所以R1为气压传感器、R2为定值电阻才能满足控制要求,同理,当飞行高度过高时,对气压传感器的压力减小,气压传感器的电阻增大,电路中总电阻增大,电流减小,电源内电压和定值电阻两端电压都减小,只有气压传感器两端电压增大,a、b两端电压超过一个定值U1,控制开关自动开启高位预警,因此U1>U2,故A、B错误,C正确;根据闭合电路的欧姆定律有I1=,则Uab=E-I1(R2+r)=E-=E-,当Uab达到能够自动开启高位预警的电压值U1时,定值电阻R2的阻值越大,则气压传感器R1的阻值越大,飞行高度越高,即开启高位预警时的位置越高,故D错误.
3.A　[解析] 设该交变电流的有效值为I,由电流的热效应有I2RT=R·+R·+R·,解得I= A,故A正确.
4.D　[解析] 根据题图可知,当LED两端电压为2.0 V以下时,LED的电流几乎为零,其电阻近似无穷大,故A错误;根据题图可知,当LED两端电压为3.0 V时,通过的电流为50 mA,则其消耗的功率为P=UI=0.15 W,故B错误;根据题图可知,如果把电压3.0~3.5 V段近似看作直线,那么在这一电压范围内,图像上的点与原点连线的斜率随着电压的增大而增大,根据部分电路的欧姆定律有I=,可知该斜率大小表示电阻的倒数,斜率增大,则电阻减小,说明LED的电阻随接入两端电压的增大而减小,故C错误,D正确.
5.C　[解析] 根据题图可知,图甲产生的是正弦交流电,图乙中,由于电刷的原因,线圈中电流方向不变,大小随时间正弦变化.由于两图中其他部件均完全相同,两线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转,则感应电动势的最大值相同,R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等,在0~时间内,两图中流过R的电荷量相等,在0~T时间内,两图中电阻R上产生的焦耳热相等,故A、B、D正确.由图示位置开始转动时,两图中流过R的电流方向相同,在t=时,图甲中流过R的电流方向改变,图乙中流过R的电流方向不变,故C错误.
6.A　[解析] 由电路图可知,滑动变阻器R与定值电阻R0串联,滑动变阻器的电阻全部连入电路,电压表测量滑片上半部分电阻两端的电压,当滑动变阻器的滑片P向下移动时,电路的总电阻不变,由欧姆定律可知,电路中的电流I不变,电压表的示数U=IR',又R'=ρ,mg=kl,联立可得U=m,即电压表的示数与待测物体的质量成正比关系,故D错误;由U=m可知,弹簧的劲度系数k越小,则质量m的最大值越小,即电子秤的量程越小,故C错误;由U=m可知,电子秤的灵敏度=,仅更换阻值更大的定值电阻R0,则电路中的电流I会减小,电子秤的灵敏度会下降,电子秤的灵敏度与待测物体的质量无关,故A正确,B错误.
7.C　[解析] 由v-t图像可知,发电机产生正弦式交流电,产生的电动势的最大值为Em=Bn·2πrv0,由于线圈a的电阻不计,所以变压器原线圈两端电压最大值U1m=Em=2nπBrv0,因理想变压器原、副线圈匝数之比为k,则副线圈两端电压最大值即L1两端电压最大值为U2m=,A错误;副线圈两端电压有效值为U2==,两灯泡并联的总电阻为,则电流表A的读数为I==,B错误;线圈a的输出功率为P=U2I=,C正确;若断开开关S,则副线圈两端电压不变,所以L1中电流不变,但副线圈中电流减半,因此原线圈中电流减半,D错误.
8.D　[解析] 设电源输出电压为U,根据U=U1+I1R1,=,=,R副=,解得I1=,U1=,滑动变阻器R的滑片向下滑动少许,则R接入电路的阻值增大,副线圈电路的总电阻R副增大,由上式可知,I1减小,U1增大,所以灯泡L1变暗,电压表V的示数增大,选项A、B错误.根据=,因U1增大,故U2增大,IL2增大,灯泡L2变亮,D正确.根据=,I2=IL2+IR0,PR0=R0,因I1减小,故I2减小,又因IL2增大,则IR2 减小,定值保护电阻R0的电功率减小,选项C错误.
9.D　[解析] 根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数关系有==,解得U3=9000 V,理想变压器无能量损失,则P3=P4=450 kW,根据P3=U3I2,解得I2=50 A,故输电线损失的电压ΔU=I2r=1000 V,输电线损失的电功率ΔP=r=50 kW,A、B错误;输电电压U2=U3+ΔU=10 kV,则升压变压器原、副线圈的匝数比==,C错误;发电机输出的电功率P1=P3+ΔP=500 kW,单位时间内水流的机械能对应功率P0==ρQgh=750 kW,故机械能转化为电能的效率η=×100%≈67%,D正确.
10.BC　[解析] 线框向右匀速运动过程中,当线框的PN边到达x=l处时,线框的PN边和QM边均在切割磁感线,产生的感应电动势同向相加,线框中感应电动势最大,感应电流最大,为Im=,故A错误,B正确;线框向右匀速运动过程中,回路中产生的感应电流随时间变化的图像如图所示(规定逆时针方向为正),穿越磁场的整个过程中,线框中产生的焦耳热为Q=2·R·+·R·=,由功能关系得外力所做的功为W=Q=,故C正确,D错误.