《高考快车道》专题分层突破练10　恒定电流和交变电流（课后习题）（教师版）高三 二轮专题复习讲义 物理

专题分层突破练10　恒定电流和交变电流
基础巩固　
1.(多选)(2025上海模拟)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=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。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.电源接在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
答案 CD
解析 由于1、2间的电势差为正,所以1要接电源正极。若电源接在1、4之间,如图甲所示,不管电阻R接在1、3之间还是接在2、4之间,3、4间的电势差一定是正的,即U34>0,与题目已知条件不符合,选项A、B错误。因此电源接在1、3之间,若电阻R接在1、4之间,如图乙所示,则U13=U12+U23=5.5 V,同时U13=U14+U43,因为U43=-U34=1.5 V,所以只要UR=U14=4 V就能满足题目要求,选项C正确。若电阻R接在2、4之间,如图丙所示,则U23=2.5 V,同时U23=U24+U43,因为U43=-U34=1.5 V,所以只要UR=U24=1 V就能满足题目要求,选项D正确。
甲
乙
丙
2.(多选)(2025内蒙古模拟)交流发电机通过自耦变压器给一电阻供电,如图所示,不计发电机内阻,下列说法正确的是(　　)
A.图示位置线圈产生的感应电动势为零
B.仅将线圈的转速增大,电压表示数变大
C.仅将变压器滑片P上移,电压表示数变大
D.仅将变压器滑片P上移,电阻R的热功率变小
答案 BD
解析 题图所示位置线圈平面与磁场方向平行,磁通量变化率最大,产生的感应电动势最大,A错误;仅将线圈的转速增大,即线圈的角速度增大,线圈转动产生的感应电动势最大值Em=NBSω增大,电压表示数变大,B正确;仅将变压器滑片P上移,根据 Em=NBSω可知,线圈转动产生的感应电动势最大值不变,原线圈两端电压不变,故电压表示数不变,由于原线圈匝数增大,根据可知,副线圈两端的电压减小,根据P=可知,电阻R的热功率变小,D正确,C错误。
3.(2025辽宁丹东一模)如图所示,理想变压器原线圈接入正弦式交变电流,副线圈接入可变电阻R和小灯泡L(阻值不变)。电路中的电表均为理想电表。若可变电阻R的阻值变小,则下列说法正确的是(　　)
A.小灯泡会变暗
B.电流表示数会变大
C.电压表示数不变
D.理想变压器的输入功率变小
答案 B
解析 原线圈电压不变,原、副线圈匝数不变,根据可知,副线圈电压不变,可变电阻R的阻值变小,总电阻变小,电流变大,小灯泡会变亮,根据可知,电流表示数变大,故A错误,B正确;小灯泡两端的电压增大,则可变电阻两端的电压减小,电压表示数减小,根据P=可知,副线圈电功率增大,则理想变压器的输入功率变大,故C、D错误。
4.(2024广东卷)将阻值为50 Ω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.该交变电流的频率为100 Hz
B.通过电阻电流的峰值为0.2 A
C.电阻在1 s内消耗的电能为1 J
D.电阻两端电压表达式为u=10sin(100πt) V
答案 D
解析 本题考查交变电流的表达式和“四值”问题。交变电流的频率f==50 Hz,选项A错误;交变电流的峰值为Im==0.2 A,选项B错误;电阻在1 s内消耗的电能Q=t=×1 J=2 J,选项C错误;根据u-t图像得,ω==100π rad/s,电阻两端电压表达式为u=10sin(100πt) V,选项D正确。
5.(2025黑吉辽蒙模拟)电动势为E、内阻为r的电源与电容器、定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路,电流表、电压表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片由中点向a端滑动时,下列说法正确的是(　　)
A.电压表示数减小,电流表A1示数增大,A2示数减小
B.电压表示数增大,电流表A1示数减小,A2示数增大
C.电压表示数不变,电流表A1示数增大,A2示数减小
D.电容器右侧极板带正电,所带电荷量减小
答案 A
解析 当滑动变阻器的滑片由中点向a端滑动时,滑动变阻器接入电路中的阻值在减小,外电路总电阻R外减小,电路中的总电流I=增大,电流表A1示数增大,闭合电路路端电压U=E-Ir减小,电压表示数减小,闭合电路路端电压U=IA2R2+IR1,可知流过电流表A2的电流会减小,A正确,B、C错误;电容器两端的电压等于电阻R1两端的电压,由于电阻R1两端电压U1=IR1增大,又根据电容器电容C=及电路中电流方向可知,电容器右侧极板带正电,所带电荷量增大,D错误。
6.(2025黄冈模拟)如图甲所示,在滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,两块理想电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示,已知电流表为理想电流表,不计电表内阻。则电源的电动势E 和电源内阻r分别为(　　)
A.E=6 V,r=5 Ω
B.E=5 V,r=1 Ω
C.E=6 V,r=1 Ω
D.E=5 V,r=5 Ω
答案 A
解析 根据闭合电路欧姆定律有0.2 A·r=E-4 V-1 V,0.6 A·r=E-3 V,联立解得E=6 V,r=5 Ω,故A正确。
7.某款全液冷超级充电桩如图所示,其最大输出电流为600 A,充电电压范围为200 V至1 000 V,并且该充电桩能根据不同电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率。某款电动汽车总质量为1.6 t,所用电池组规格为“360 V　150 A·h”(内阻不能忽略),车上显示屏显示此次充电电量由30%充到80%用时10 min,本次充电共消费60元(充电桩计费规则为每度电2元)。经实测,显示屏电量由80%下降到50%共行驶了120 km,已知该电动汽车行驶时的阻力为车重的,则(　　)
A.充电桩上标识的“600 kW”表示给各电动汽车充电时的平均功率
B.该电动汽车充电的平均功率约为300 kW
C.该电动汽车充电的充电效率约为90%
D.该电动汽车的电机将电能转化为机械能的效率约为40%
答案 C
解析 根据最大充电电流与最大充电电压可知,Pmax=UmaxImax=1 000×600 W=600 kW,即600 kW指的是充电桩最大充电功率,因为充电桩能根据不同电动汽车车型的充电需求智能分配所需充电功率,所以充电桩的平均充电功率必定小于最大功率,故A错误;该电动汽车充电时的平均功率约为P= W=162 kW,故B错误;该电动汽车的充电效率约为η1=×100%=90%,故C正确;该电动汽车的机械效率约为η2=×100%=66%,故D错误。
综合提升　
8.电蚊拍利用高压电击网击杀飞近的蚊虫。如图所示,将3 V直流电压通过转换器转变为正弦式交变电压u=3sin 10 000πt V,再将其加在理想变压器的原线圈上,副线圈两端接电击网,电压峰值达到2 700 V时可击杀蚊虫。下列说法正确的是(　　)
A.交流电压表的示数为3 V
B.电蚊拍正常工作时,副线圈与原线圈匝数比需满足≥900
C.电击网上的高频电压的频率为10 000 Hz
D.将3 V直流电压连接在变压器原线圈的两端,电蚊拍也可以正常工作
答案 B
解析 正弦式交变电压的有效值为U1= V,交流电压表的示数为 V,故A错误;根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比,可知副线圈与原线圈匝数比需满足=900,故B正确;电击网上的高频电压的频率为f= Hz=5 000 Hz,故C错误;将3 V直流电压连接在变压器原线圈的两端,副线圈不会产生感应电动势,电蚊拍不可以正常工作,故D错误。
9.(2025长沙模拟)如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦交流电源上,输入电压u随时间变化的图像如图乙所示,副线圈接额定电压为3 V的灯泡,灯泡正常发光,原线圈理想交流电流表的示数为0.5 A,则下列说法正确的是(　　)
A.原、副线圈匝数比为4∶1
B.原、副线圈匝数比为1∶4
C.灯泡的额定功率为6 W
D.灯泡的额定功率为1.5 W
答案 C
解析 由题图乙可知,理想变压器的原线圈两端电压有效值为U1= V=12 V,灯泡正常发光,即副线圈两端电压有效值为U2=3 V,根据理想变压器电压与匝数关系可得,原、副线圈匝数比为,故A、B错误;已知原线圈理想交流电流表的示数为0.5 A,根据理想变压器电流与匝数关系可得,副线圈中电流为I2=I1=×0.5 A=2 A,则灯泡的额定功率为P=U2I2=3 V×2 A=6 W,故C正确,D错误。
10.除颤仪是用于突发心室纤颤等心脏疾病的急救医疗设备,某型号除颤仪电路原理如图所示,某次调试时,电容器充电完毕,开关由“1”掷向“2”,放电电流平均值为2.8 A,放电时间约为1×10-2 s,已知电容器电容为2.0×10-5 F,升压变压器原、副线圈的匝数比约为1∶70,则降压变压器原、副线圈的匝数比约为(　　)
A.22∶1
B.11∶1
C.7∶1
D.2∶1
答案 B
解析 由题意可知,第一个变压器为降压变压器,第二个变压器为升压变压器,由于放电电流平均值为2.8 A,由电流的定义式有,根据电容器的电容定义有C=,得升压变压器副线圈两端的电压最大值为U4=1 400 V,由理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系有,得升压变压器原线圈两端的电压最大值为U3=20 V,降压变压器副线圈两端的电压最大值为U2=20 V,所以降压变压器原、副线圈匝数比为,故选B。
11.(多选)(2025莆田市模拟)“西电东送”是我国重要的战略工程,从西部发电厂到用电量大的东部区域需要远距离输电。如图为远距离输电的示意图,升压变压器T1和降压变压器T2均视为理想变压器,T1的原线圈接有电压有效值恒定的交变电源,R为输电导线的电阻,T2的副线圈并联多个用电器,下列说法正确的是(　　)
A.T1输出电压等于T2输入电压
B.T1输出功率大于T2输入功率
C.用电器增多后,R消耗的功率减小
D.用电器增多后,T2的输出电压降低
答案 BD
解析 由于远距离输电过程中,输电线路中电阻R会分压且产生热量,产生功率损失,故T1输出功率大于T2输入功率,T1输出电压大于T2输入电压,故A错误,B正确。设升压变压器T1原、副线圈匝数比为n1∶n2,输入、输出电压分别为U1、U2,根据理想变压器电压与原、副线圈匝数关系可得,由于输入电压U1不变,原、副线圈匝数比不变,则升压变压器T1输出电压U2恒定;设降压变压器T2的原、副线圈匝数比为n3∶n4,输入、输出电压分别为U3、U4,通过T2原、副线圈的电流分别为I3、I4,T2的副线圈并联多个用电器等效电阻为R用,则有,R用=,得U2=I3R+U3=I3R+I3R用,令R等=R用,则U2=I3(R+R等),随着用户接入的用电器增多,副线圈接入用电器的总电阻R用减小,则R等减小,输入线路中电流I3增大,电阻R消耗的功率P损=R,T2的输出电压U4=(U2-I3R),用电器增多后,I3增大,电阻R消耗的功率增大,T2的输出电压U4降低,故C错误,D正确。
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