新教材適用2024版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題4電路和電磁感應(yīng)第11講直流電路和交流電路

第一部分專題四第11講A組·基礎(chǔ)練1.(2023·6月浙江高考卷)我國1100kV特高壓直流輸電工程的送電端用“整流”設(shè)備將交流變換成直流，用戶端用“逆變”設(shè)備再將直流變換成交流。下列說法正確的是(A)A．送電端先升壓再整流B．用戶端先降壓再變交流C．1100kV是指交變電流的最大值D．輸電功率由送電端電壓決定【解析】整流后，變壓器不能升壓，故送電端先升壓再整流，選項(xiàng)A正確；對于直流電，變壓器不能使用，故用戶端先變交流再降壓，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1100kV指直流電壓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；輸電功率由用戶端功率決定，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2023·吉林長春二模)如圖所示為某變壓器的工作示意圖，定值電阻R1和R2分別連在理想變壓器原、副線圈上，且R1＝3R2，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為n1n2＝51，變壓器原線圈接在交流電源上，則R1和R2的功率之比為(A)A．253 B．325C．53 D．35【解析】根據(jù)原副線圈電壓跟匝數(shù)比關(guān)系eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)＝5；功率公式為P＝eq\f(U2,R)可得R1和R2的功率之比為P1P2＝eq\f(U2,R1)eq\f(U\o\al(2,2),R2)＝eq\f(25,3)；故選A。3.(多選)(2023·寧夏石嘴山二模)如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的矩形線圈邊長ab＝cd＝0.5m，ad＝bc＝1.0m，線圈匝數(shù)為100匝，內(nèi)阻不計(jì)，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(6\r(2),25π)T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場的虛線軸以角速度ω＝10πrad/s做勻速轉(zhuǎn)動，外接理想變壓器原線圈，電壓表為理想交流電表，若電阻R兩端電壓為12V，消耗的電功率為12W，則(AC)A．交變電流的周期是0.2sB．交流電壓表的示數(shù)為120eq\r(2)VC．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為101D．原線圈的輸入功率24W【解析】交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,10π)s＝0.2s；A正確；交流電的最大值Em＝nBωS＝100×eq\f(6\r(2),25π)×10π×0.5×1.0V＝120eq\r(2)V；則交流電的有效值，即電壓表讀數(shù)為U＝eq\f(Em,\r(2))＝120V；B錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(U,UR)＝eq\f(120,12)＝eq\f(10,1)；C正確；原線圈的輸入功率等于輸出功率12W，D錯(cuò)誤。故選A、C。4.(2023·陜西統(tǒng)考二模)無線手機(jī)充電技術(shù)的應(yīng)用，讓手機(jī)擺脫了“充電線”的牽制，手機(jī)使用者做到了“隨用隨拿，隨放隨充”。正在無線充電的手機(jī)無線充電器簡化示意圖如圖所示，其工作原理與理想變壓器相同。已知發(fā)射線圈與接收線圈的匝數(shù)比為51，CD端的輸出電流i＝eq\r(2)sin(2π×105)t(A)，則下列說法正確的是(C)A．手機(jī)充電利用了自感現(xiàn)象B．1s內(nèi)發(fā)射線圈中電流方向改變105次C．發(fā)射線圈AB端輸入電流的有效值為0.2AD．接收線圈的輸出功率與發(fā)射線圈的輸入功率之比為15【解析】手機(jī)充電利用了互感現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；由題意可知電流的變化頻率為105Hz，故1s內(nèi)發(fā)射線圈中電流方向改變2×105次。故B錯(cuò)誤；接收線圈CD端輸入電流的有效值為I有效＝eq\f(Im,\r(2))＝1A；發(fā)射線圈AB端輸入電流的有效值為I有效′＝eq\f(1,5)I有效＝0.2A；故C正確；根據(jù)變壓器工作原理可知，接收線圈的輸出功率與發(fā)射線圈的輸入功率之比為11。故D錯(cuò)誤。5.(2023·遼寧朝陽二模)圖甲是電動公交車無線充電裝置，供電線圈設(shè)置在充電站內(nèi)，受電線圈和電池系統(tǒng)置于車內(nèi)。如圖乙所示，供電線路中導(dǎo)線的等效電阻為R，當(dāng)輸入端ab接入電壓為U0正弦交流電時(shí)，供電線圈與受電線圈兩端電壓分別U1、U2，通過電池系統(tǒng)的電流為I。若不計(jì)其他電阻，忽略線圈中的能量損失，下列說法正確的是(D)A．a(chǎn)b端的輸入功率等于U2IB．a(chǎn)b端的輸入功率等于U0IC．供電線圈和受電線圈匝數(shù)比為U0U2D．供電線圈和受電線圈匝數(shù)比為U1U2【解析】根據(jù)題意可知，變壓器的輸出功率為U2I，由于原線圈上串聯(lián)的電阻R也要消耗功率，所以ab端的輸入功率大于U2I，變壓器原線圈中的電流不等于I，所以ab端的輸入功率也不等于U0I，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比，可得供電線圈和受電線圈匝數(shù)比為U1U2，故C錯(cuò)誤，D正確。6.(2023·浙江名校聯(lián)盟二模)全面了解汽車的運(yùn)行狀態(tài)(速度、水箱溫度、油量)是確保汽車安全行駛和駕駛員安全的舉措之一，為模仿汽車油表原理，某同學(xué)自制一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置。如圖所示，其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端。該同學(xué)在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出)，通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況，已知R′>R0有關(guān)電壓表的接法及示數(shù)變化下列說法正確的是(A)A．接在bc之間，當(dāng)油量減少時(shí)電壓表示數(shù)增大B．接在bc之間，當(dāng)油量減少時(shí)電壓表示數(shù)減小C．接在bd之間，當(dāng)油量減少時(shí)電壓表示數(shù)增大D．接在bd之間，當(dāng)油量減少時(shí)電壓表示數(shù)減小【解析】由于滑動變阻器滑片達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)滑動變阻器接入電路的電阻為零，此時(shí)滑動變阻器兩端電壓為零，所以滑動變阻器兩端電壓可以從零開始變化，電壓表應(yīng)該接在滑動變阻器兩端，即接在b、c兩點(diǎn)之間；當(dāng)油箱中油量減少時(shí)，浮標(biāo)下降，滑動變阻器滑片左端下降、右端上升，滑動變阻器接入電路的電阻增大、電壓表的示數(shù)將增大，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。7.(2023·浙江名校聯(lián)盟二模)如圖所示的電路，R1、R2、R3是定值電阻，R4是滑動變阻器，電源內(nèi)阻不可忽略。閉合開關(guān)，在電路穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑動觸頭由中點(diǎn)緩慢向上移動的過程中下列說法正確的是(B)A．電壓表示數(shù)變小B．電流從上往下通過R3C．電源的輸出功率變小D．通過R2的電流變大【解析】觸頭由中點(diǎn)向上移動的過程中，R4變大，總電阻變大，通過的R2電流減小，內(nèi)阻電壓變小，所以電壓表示數(shù)變大，A、D錯(cuò)誤；由電流變小，內(nèi)阻和R2電壓變小，并聯(lián)部分電壓變大，故電容器兩端電壓增大，所以要充電，電流從上往下通過R3，B正確；因內(nèi)阻大小不確定，電源的輸出功率變小變化無法判斷，C錯(cuò)誤。8.(2023·湖南校聯(lián)考二模)矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動。若軸線右側(cè)沒有磁場(磁場具有理想邊界)，如圖所示。設(shè)abcda方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向。從圖示位置開始一個(gè)周期內(nèi)線圈感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像中，正確的是(A)【解析】從題圖示位置開始，在0～eq\f(T,4)時(shí)間內(nèi)，磁通量減小，原磁場方向向里，由楞次定律“增反減同”可知，感應(yīng)電流的磁場方向向里，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda，即與電流規(guī)定的正方向相同，且產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，有i＝eq\f(BSω,R)＝sinωt；在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)，磁通量增大，原磁場方向向里，由楞次定律“增反減同”可知，感應(yīng)電流的磁場方向向外，因線圈的位置也發(fā)生了變化，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向還是abcda，即與電流規(guī)定的正方向相同，結(jié)合題中選項(xiàng)可知，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。9.(2023·廣東肇慶二模)我國是全球唯一掌握超特高壓直流輸電技術(shù)的國家。下圖是特高壓直流輸電系統(tǒng)的模擬圖(只顯示變壓與傳輸部分)，則以下說法正確的是(C)A．題中描述的“特高壓直流輸電”，說明變壓器可以直接對直流電進(jìn)行變壓作用B．變壓器在升壓過程中頻率隨著電壓的增大而升高C．在輸電功率一定條件下，輸電電壓提高十倍，線路損耗功率將降低為原來的一百分之一D．在上圖中，用戶接入電路的用電器越多，流過n4的電流越大，由匝數(shù)比等于電流的反比可知，流過電阻r的電流變小【解析】根據(jù)變壓器工作原理可知，變壓器不可以直接對直流電進(jìn)行變壓作用，故A錯(cuò)誤；變壓器在升壓過程中頻率保持不變，故B錯(cuò)誤；根據(jù)P送＝UIP損＝I2r；聯(lián)立可得P損＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P送,U)))2r在輸電功率一定條件下，輸電電壓提高十倍，線路損耗功率將降低為原來的一百分之一，故C正確；在上圖中，用戶接入電路的用電器越多，流過n4的電流越大，根據(jù)eq\f(I2,I4)＝eq\f(n4,n3)；可知隨著I4增大，流過電阻r的電流I2變大，故D錯(cuò)誤。10.(2023·山東棗莊二模)如圖甲所示，是國產(chǎn)某型號手機(jī)無線充電裝置，其工作原理圖如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈匝數(shù)比n1n2＝51。送電線圈和受電線圈所接電阻的阻值均為R。當(dāng)ab間接上220V的正弦交變電源后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流給手機(jī)快速充電，這時(shí)手機(jī)兩端的電壓為5V，充電電流為5A，把送電線圈和受電線圈構(gòu)成的裝置視為理想變壓器，不計(jì)線圈及導(dǎo)線電阻，則下列說法正確的是(B)A．阻值R＝195ΩB．快速充電時(shí)，送電線圈的輸入電壓U1＝212.5VC．快速充電時(shí)，送電線圈的輸入功率為25WD．持續(xù)進(jìn)行快速充電時(shí)，充滿容量為4000mA·h的電池至少需要80min【解析】根據(jù)變壓器匝數(shù)和電流的關(guān)系可知eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可得送電線圈的電流I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(1,5)×5A＝1A，根據(jù)匝數(shù)和電壓的關(guān)系可知eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)，eq\f(U0－I1R,n1)＝eq\f(U機(jī)＋I(xiàn)2R,n2)，則R＝7.5Ω，送電線圈兩端的電壓U1＝U0－I1R＝212.5V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；快速充電時(shí)，送電線圈的輸入功率為P1＝I1U1＝212.5W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；持續(xù)進(jìn)行快速充電時(shí)，充滿容量為4000mA·h的電池至少需要t＝eq\f(4000mA·h,5A)＝0.8h＝48min，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.(2023·福建廈門二模)如圖是一小型交流發(fā)電機(jī)供電原理圖，兩磁極N、S間的磁場可視為水平方向勻強(qiáng)磁場，理想變壓器原、副線圈分別與發(fā)電機(jī)和燈泡連接，燈泡上標(biāo)有“6V3W”字樣且正常發(fā)光(除燈泡外不計(jì)其余電阻)從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出端的電流隨時(shí)間變化圖像如圖乙，下列說法正確的是(D)A．當(dāng)t＝0.04s時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈平面與磁場方向平行B．發(fā)電機(jī)輸出電流的瞬時(shí)值i＝eq\r(2)sin(100πt)AC．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為eq\r(2)4D．發(fā)電機(jī)1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的電能為180J【解析】由圖乙可知當(dāng)t＝0.04s時(shí)電流最小，故發(fā)電機(jī)內(nèi)線圈平面與磁場方向垂直，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖乙可知周期T＝0.04s，則ω＝eq\f(2π,T)＝50πrad/s；所以發(fā)電機(jī)輸出電流的瞬時(shí)值為i＝eq\r(2)sin(50πt)A；選項(xiàng)B錯(cuò)誤；流過燈泡的電流I2＝eq\f(P,U)＝eq\f(3,6)A＝0.5A；發(fā)電機(jī)輸出的電流；I1＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2),\r(2))A＝1A；所以變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為eq\f(n1,n1)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(1,2)；選項(xiàng)C錯(cuò)誤；發(fā)電機(jī)1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的電能即為小燈泡消耗的電能W＝UI2t＝180J；選項(xiàng)D正確。12.(多選)(2023·黑龍江哈爾濱二模)如圖甲所示為某一小型風(fēng)力交流發(fā)電機(jī)的原理圖，線圈的匝數(shù)為n＝100、總電阻為r＝5Ω，負(fù)載電阻R＝10Ω，A為理想交流電流表。線圈從轉(zhuǎn)到中性面位置開始計(jì)時(shí)，該發(fā)電機(jī)的電動勢隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是(BC)A．電動勢的瞬時(shí)值為e＝300sin100πt(V)B．電動勢的有效值為150eq\r(2)VC．電流表的示數(shù)為14.1AD．t＝0.02s時(shí)通過線圈的磁通量為eq\f(6,π)Wb【解析】根據(jù)題圖可知交流電的周期為0.04s，線圈從轉(zhuǎn)到中性面位置開始計(jì)時(shí)，電動勢的最大值為300V，則電動勢的瞬時(shí)值e＝Emsineq\f(2π,T)t＝300sin50πt(V)；A錯(cuò)誤；電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(300,\r(2))V＝150eq\r(2)V；B正確；電流表的示數(shù)E＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(150\r(2),10＋5)A≈14.1A；C正確；根據(jù)題意可知Em＝nBSω；t＝0.02s時(shí)通過線圈的磁通量最大為BS＝eq\f(Em,nω)；又ω＝eq\f(2π,T)；聯(lián)立可得BS＝eq\f(3,50π)Wb；D錯(cuò)誤。13.(2023·安徽統(tǒng)考二模)家用燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的電路原理圖可簡化為圖甲所示，轉(zhuǎn)換器是將左側(cè)的直流電流轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電流，并加在一理想變壓器的原線圈兩端，圖中電壓表為理想交流電壓表，當(dāng)變壓器副線圈輸出電壓的瞬時(shí)值超過2500V時(shí)，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w，設(shè)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k，開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是(D)A．圖甲中電壓表的示數(shù)為50VB．圖乙所示的交流電的頻率為100HzC．k>eq\f(1,50)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火D．k＝eq\f(1,100)時(shí)，鋼針和金屬板間在交流電每個(gè)周期內(nèi)放電的時(shí)間為eq\f(1,75)s【解析】電壓表的示數(shù)為交流電的有效值，根據(jù)圖乙可知該交流電的最大值為50V，有效值為U有＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(50,\r(2))V＝25eq\r(2)V；A錯(cuò)誤；根據(jù)圖乙可知該交流電的周期為0.02s，所以頻率為50Hz，B錯(cuò)誤；當(dāng)變壓器副線圈輸出電壓的瞬時(shí)值超過2500V時(shí)，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w；根據(jù)原副線圈匝數(shù)與電壓的關(guān)系eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)?k＝eq\f(n1,n2)<eq\f(50,2500)＝eq\f(1,50)；所以要想點(diǎn)燃?xì)怏w，k<eq\f(1,50)，C錯(cuò)誤；當(dāng)k＝eq\f(1,100)<eq\f(1,50)時(shí)，副線圈電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為：u＝5000sin100πt(V)；當(dāng)瞬時(shí)電壓大于2500時(shí)會點(diǎn)燃?xì)怏w，由表達(dá)式可知2500＝5000sin100πt(V)?t1＝eq\f(1,600)s，t2＝eq\f(5,600)s；所以半個(gè)周期內(nèi)持續(xù)放電時(shí)間為Δt＝eq\f(4,600)s＝eq\f(1,150)s；當(dāng)電壓在－2500V～－5000V時(shí)也會放電，所以鋼針和金屬板間在交流電每個(gè)周期內(nèi)放電的時(shí)間為eq\f(1,75)s。D正確。B組·綜合練14.(多選)(2023·山東安丘檢測)手機(jī)無線充電技術(shù)越來越普及，圖甲是使用220V正弦交變電源的手機(jī)無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示。其中S為探測開關(guān)，如果手機(jī)支持無線快充，則S與1接通，此時(shí)送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比N1N2＝31，手機(jī)兩端的電壓為9V，充電功率為27W；若手機(jī)不支持快充，則S與2接通，此時(shí)送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比N1N3＝51，手機(jī)兩端的電壓為5V，充電功率為5W。送電線圈所接的電阻為R＝40Ω，開關(guān)1所接電阻為R1，開關(guān)2所接電阻為R2，若把裝置線圈視為理想變壓器，下列說法正確的是(AC)A．R1的值為17ΩB．R2的值為36ΩC．快速充電時(shí)，送電線圈的輸入功率為180WD．快速充電時(shí)，ab間輸入功率為200W【解析】S與1接通，此時(shí)次級電流I2＝eq\f(27,9)A＝3A，則初級電流I1＝eq\f(N2,N1)I2＝1A，此時(shí)初級電壓U1＝220V－40×1V＝180V，次級電壓U2＝eq\f(N2,N1)U1＝60V，則R1＝eq\f(60－9,3)Ω＝17Ω，此時(shí)送電線圈的輸入功率為P1＝U1I1＝180W，ab間輸入功率為P＝UI1＝220×1W＝220W，選項(xiàng)AC正確，D錯(cuò)誤；S與2接通，此時(shí)次級電流I3＝eq\f(5,5)A＝1A，則初級電流I1′＝eq\f(N3,N1)I3＝0.2A，此時(shí)初級電壓U1′＝220V－40×0.2V＝212V，次級電壓U3＝eq\f(N3,N1)U1′＝42.4V，則R2＝eq\f(42.4－5,1)Ω＝37.4Ω，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；故選AC。15.(多選)(2023·山東青島檢測)如圖，將四個(gè)完全相同的燈泡接入電路，電源輸出電壓為U的正弦交流電，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2開始時(shí)開關(guān)S1斷開，S2閉合，燈泡都正常發(fā)光。忽略燈泡電阻隨溫度變化，下列說法正確的是(BC)A．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2＝12B．電源輸出電壓U與燈泡額定電壓UL比值UUL＝41C．若閉合開關(guān)S1，則燈泡L1熄滅，L2、L3、L4都變亮D．若斷開開關(guān)S2，則燈泡L4熄滅，L1、L2、L3都變暗【解析】根據(jù)理想變壓器的規(guī)律有eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,2)，可知原、副線圈匝數(shù)比為21，A錯(cuò)誤；又U1＝eq\f(n1,n2)UL＝2UL，故U＝2UL＋U1＝4UL，B正確；研究燈泡亮度變化時(shí)，可把變壓器和其右側(cè)電路等效為一個(gè)電阻R′，對理想變壓器有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，R′＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(\f(n1,n2)U2,\f(n2,n1)I2)＝eq\f(n\o\al(2,1),n\o\al(2,2))R，當(dāng)閉合開關(guān)S1時(shí)，等效電阻不變，燈泡L1被短路，總電阻減小，總電流增大，燈泡L2分壓變大，L2變亮，等效電阻R′分壓變大，即原線圈兩端電壓U1變大，燈泡