2020年高考物理《直流电路和交流电路》专题训练卷及答案解析

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1、2020 年高考物理二轮复习专题练习卷年高考物理二轮复习专题练习卷 直流电路和交流电路直流电路和交流电路 选择题选择题 1.一个阻值为 20 的电阻，通有如图所示的电流，在一个周期内，前半个周期电流随 时间按正弦规律变化，后半个周期电流为恒定电流，则在一个周期内，电阻产生的热量为 A0.2 J B0.4 J C0.6 J D0.8 J 解析 利用焦耳定律计算一个周期内电阻产生的热量 QI2RtI12RT 2I2 2RT 2， I1 2 2 A 1 A，I2 2 A，代入数据得 Q0.6 J，选项 C 正确。 答案 C 2.某理想变压器原、副线圈的匝数之比为 110，当输入电压增加 20 V 时

2、，输出电压 A降低 2 V B增加 2 V C降低 200 V D增加 200 V 解析 假设理想变压器原线圈的输入电压为 U1，则由变压器的工作原理可知U1 n1 U2 n2， 变压器副线圈的输出电压为 U210U1； 当输入电压增加 20 V 时， 即输入电压为(U120) V， 则变压器的输出电压为 U210(U120) V，则输出电压的变化量为 UU2U2(10U1 20010U1) V200 V，即输出电压增加 200 V，ABC 错误，D 正确。 答案 D 3.如图所示的电路中，电阻 R2 。断开 S 后，电压表的读数为 3 V；闭合 S 后，电压 表的读数为 2 V，则电源的内阻

3、 r 为 A1 B2 C3 D4 解析 当断开 S 时，电压表的读数等于电源的电动势，即 E3 V；当闭合 S 时，有 U IR，又由闭合电路欧姆定律可知，I E Rr，联立解得 r1 ，A 正确，BCD 错误。 答案 A 4.电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2及滑动变阻器 R 连接成如图所示的电 路，当滑动变阻器的触头由中点滑向 a 端时(未到 a)，下列说法正确的是 A定值电阻 R2的电功率减小 B电压表和电流表的示数都减小 C电压表的示数增大，电流表的示数减小 DR 中电流变化的绝对值小于电流表示数变化的绝对值 解析 当滑动变阻器的触头由中点滑向 a 端时，R 接入电

4、路的电阻减小，总电阻减小， 干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，电流表的示数减小，R2的电压增大，R1的电 压减小，电流表的示数减小，A、C 错误，B 正确；因为总电流增大，电流表的示数减小， 所以 R 中电流增大，且由于干路电流增大，则通过 R 的电流增大的值比通过 R2电流减小的 值多，所以 R 中电流变化的绝对值大于电流表示数变化的绝对值，D 错误。 答案 B 5.如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为 41，V 和 R1、R2分别是电压表、定 值电阻，且 R16R2。已知 ab 两端电压 u 按图乙所示正弦规律变化。下列说法正确的是 A电压 u 瞬时值的表达式 u220 2sin

5、 50t(V) B电压表示数为 55 V CR1、R2消耗的功率之比为 11 DR1、R2两端的电压之比为 32 解析 由图象知周期 T0.02 s，角速度 2 T 100 rad/s，电压 u 的表达式 u220 2 sin 100t(V)，故 A 错误；根据变压器的规律U1 U2 n1 n2知，U2 1 4U1，而 U1220 VI1R1，故 U255 V，B 错误；设原线圈的电流为 I，根据I1 I2 n2 n1，得 I24I1，R1消耗的功率 P1 与 R2消 耗的功率 P2之比为P1 P2 I12R1 (4I1)2R2 3 8，故 C 错误；两个电阻两端的电压 UR1 UR2 I1R

6、1 4I1R2 3 2，故 D 正确。 答案 D 6.(多选)在如图甲所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，R1为定值电阻，R2为 滑动变阻器，闭合开关 S，在滑动变阻器的滑动触头 P 滑动的过程中，四个理想电表的示数 都发生了变化。 图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。 则下列说法正确的 是 A图线 a 表示的是电压表 V1的示数的变化情况 B图线 c 表示的是电压表 V2的示数的变化情况 C 此过程中电压表 V1示数的变化量 U1和电流表 A 示数的变化量 I 的比值的绝对值 变大 D 此过程中电压表 V3示数的变化量 U3和电流表 A 示数的变化量 I 的比值的绝对

7、值 不变 解析 当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增 大，外电路总电阻增大，总电流减小，可知路端电压增大，即知电压表 V1示数增大，电压 表 V2的示数减小，电压表 V3的示数增大，当滑动触头在最上方时，V3示数为零，则知， 图线 a 表示的是电压表 V3的示数随电流表示数变化的情况， 图线 c 表示的是电压表 V2的示 数随电流表示数变化的情况。 故A错误， B正确。 由闭合电路欧姆定律得： U1EIr， 则 U1 I r，保持不变，故 C 错误。由闭合电路欧姆定律得：U3EI(rR1)，则 U3 I R1r。 故 D 正确。故选 BD。 答案 BD 7.

8、如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法 正确的是 A当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，R1消耗的功率变大 B当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电压表 V 示数变大 C当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，电流表 A1示数变大 D若闭合开关 S，则电流表 A1示数变大，A2示数变大 解析 当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，变 压器副线圈的总负载的等效电阻增大，R1中电流减小，R1两端电压减小，电压表示数变大， R1消耗的电功率变小，选项 A 错误，B 正确。当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动时，变 压器副线圈

9、输出电流减小，输出功率减小，根据变压器输入功率等于输出功率，变压器输入 功率变小，电流表 A1示数变小，选项 C 错误。若闭合开关 S，变压器副线圈的总负载的等 效电阻减小，则 R1中电流增大，R1两端电压增大，电压表示数减小，电流表 A2示数减小， 电流表 A1示数变大，选项 D 错误。 答案 B 8.(多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机， 电阻为 r2 的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匀速转动， 线圈的两端经集流环和电刷 与右侧电路连接，右侧电路中滑动变阻器 R 的最大阻值为 R040 7 ，滑动片 P 位于滑动变 阻器中央，定值电阻 R1

10、R0、R2R0 2 ，其他电阻不计。从线圈平面与磁场方向平行时开始计 时，闭合开关 S，线圈转动过程中理想交流电压表示数是 10 V，图乙是矩形线圈磁通量 随时间 t 变化的图象，则下列说法正确的是 A电阻 R2上的热功率为5 7W B0.02 s 时滑动变阻器 R 两端的电压瞬时值为零 C线圈产生的感应电动势随时间 t 变化的规律是 e10 2cos 100t(V) D线圈开始转动到 t 1 600s 的过程中，通过 R1的电荷量为 2 200 C 解析 根据串联电路分压关系，可求得 R2两端的电压为10 7 V，故 P (10 7 )2 20 7 W5 7 W， A 正确；0.02 s 时

11、穿过线圈的磁通量为零，此时线圈中电动势最大，R 两端电压最大，B 错 误；因线圈有内阻 r，故电动势最大值 Em10 2 V，C 错误；由 R外10 ，r2 ，U 10 V 可得 EmNBS12 2 V，又 qN R外rN BSsin 30 R外r ，以上各式联立可得：q 2 200 C，D 正确。 答案 AD 9.阻值相等的三个电阻 R、电容器 C 及电池 E(内阻不计)连接成如图所示电路。保持 S1 闭合，开关 S2断开，电流稳定时，C 所带的电荷量为 Q1；闭合开关 S2，电流再次稳定后， C 所带的电荷量为 Q2，则 Q1与 Q2的比值为 A.1 2 B. 3 2 C. 2 3 D.

12、1 3 解析 开关 S2断开时的等效电路如图甲所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为 U1E 2，电容器所带的电荷量为 Q1 CU1 CE 2 ；开关 S2闭合后的等效电路如图乙所示，电 路稳定时电容器两极板之间的电压为 U2E，电容器所带的电荷量为 Q2CU2CE，则 Q1Q212，即 Q1与 Q2的比值为1 2，A 正确。 答案 A 10.如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴 OO以恒定的 角速度 转动。当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图 乙所示的余弦规律变化，则在 t 2时刻 A线圈中的电流最大 B穿过线圈的磁通量为零 C线圈所受的

13、安培力为零 D穿过线圈磁通量的变化率最大 解析 该交变电流的周期为 T2 ，在 t 2时刻，即 t T 4时刻，由线圈中产生的交变 电流图象可知，感应电流大小为零，故 A 错误；在 t 2时刻，感应电流大小为零，则知感 应电动势为零，由法拉第电磁感应定律知磁通量变化率也为零，线圈与磁场垂直，磁通量为 最大，故 B、D 错误；在 t 2时刻，感应电流大小为零，由公式 FBIL 知线圈所受的安 培力为零。故 C 正确。 答案 C 11.如图甲所示的电路中，调节滑动变阻器的滑动触头 P 向某一方向移动，根据电路中 电压表和电流表的数据描绘了如图乙所示的两条 UI 图线，则下列关于调节过程中说法正 确

14、的是 A图线乙是根据 V1与 A 的示数描绘的 B电源的内阻为 0.5 C两图线交点处电源的输出功率最大 D两图线交点处电源效率最大 解析 由部分电路的欧姆定律可得，电压表 V2和电流表 A 的示数的比值为定值电阻 R0，三者之间满足关系：U2IR0，结合数学知识可得应为图线乙，A 错误；由闭合电路欧 姆定律：UEIr，结合数学知识可得图线甲为根据电压表 V1与电流表 A 的示数描绘的， 图线斜率的绝对值为电源内电阻大小，故有：rU I 1.51.0 0.5 1 ，B 错误；图线的交 点处表示两电压表示数相等， 分析电路可知此时滑动变阻器分压为零， 即此时滑动变阻器的 电阻 R0，由于 R01

15、.0 0.5 2 r1 ，故此时负载电阻最小，电源的输出功率最大， C 正确；负载电阻越大，电源的效率越大，交点处负载电阻最小，电源效率最小，D 错误。 答案 C 11.如图，理想变压器的原、副线圈电路中接有四只规格相同的灯泡，原线圈电路接在 电压恒为 U0的交变电源上。当 S 断开时，L1、L2、L3三只灯泡均正常发光。若闭合 S，已 知灯泡都不会损坏，且灯丝电阻不随温度变化，则 A灯泡 L1变亮 B灯泡 L2变亮 C灯泡 L3亮度不变 D灯泡 L4正常发光 解析 当 S 断开时，设原线圈电流为 I1，电压为 U1，副线圈电流为 I2，电压为 U2，灯 泡电阻为 R，由变压器规律得U1 U2

16、 n1 n2， I1 I2 n2 n1，则 U1 n1 n2U2 n1 n2 I2R 并 2 2 1 n n I1R并。因原线 圈有灯泡，故 U0I1RU1I1RI1 n12 n22R 并；闭合 S 时 R并减小，故 I1增大，则灯泡 L1变亮； 变压器的输入电压减小，而匝数比不变，则变压器的输出电压减小，则灯泡 L2和 L3变暗， L4不能正常发光。故选项 A 正确，B、C、D 错误。 答案 A 12.如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r，电路中的 R2、R3分别为总阻值一定的滑动 变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其阻值随光照强度增大而减小)。当电键 S 闭合时， 电容器中一带电微

17、粒恰好处于静止状态，有关下列说法中正确的是 A只逐渐增大 R1的光照强度，电阻 R0消耗的电功率变大，电阻 R3中有向上的电流 B只调节电阻 R3的滑动端 P2向上端移动，电源消耗的功率变大，电阻 R3中有向上的 电流 C只调节电阻 R2的滑动端 P1向下端移动，电压表示数变大，带电微粒向下运动 D若断开电键 S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动 解析 只逐渐增大 R1的光照强度，R1的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，电阻 R0 消耗的电功率变大，R2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器所带电荷量变大， 所以电阻 R3中有向上的电流，故选项 A 正确；电路稳定时，电容器相当于断

18、路，只调节电 阻 R3的滑动端 P2向上端移动时，对电路没有影响，故选项 B 错误；只调节电阻 R2的滑动 端 P1向下端移动时，与电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，电场力 变大，带电微粒向上运动，故选项 C 错误；若断开电键 S，电容器处于放电状态，电容器所 带电荷量变小，故选项 D 错误。 答案 A 13.如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比 n1n221，原线圈接正弦交变电 流，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为 R。当输入端接通电源后，电流表读数为 I，电动 机带动一质量为 m 的重物以速度 v 匀速上升。若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图 中电压表的读数为 A

19、4IRmgv I B.mgv I C4IR D.1 4IR mgv I 解析 电动机带动质量为 m 的重物以速度 v 匀速上升，电动机的输出功率等于克服重 力做功的功率，P输出mgv，由 I1I2n2n1，可知 I22I，所以 P热I22R4I2R，P2P输 出P热mgv4I2R，由于是理想变压器，所以 P1P2U1I，U14IRmgv I ，因此选项 A 正确。 答案 A 14.(多选)一含有理想变压器的电路如图所示，正弦交流电源电压为 U0，变压器原、副 线圈匝数之比为 31，电阻关系为 R0R1R2R3，V 为理想交流电压表，示数用 U 表示， 则下列判断正确的是 A闭合开关 S，电阻

20、R0与 R1消耗的功率之比为 91 B闭合开关 S，电阻 R0与 R1消耗的功率之比为 11 C断开 S，U0U113 D断开 S，U0U41 解析 闭合开关 S，设副线圈中经过每个电阻的电流为 I，根据变压器输入功率等于输 出功率可知，电阻 R0中电流为 I，由 PI2R 可知，电阻 R0与 R1消耗的功率之比为 11， 选项 A 错误，B 正确；断开 S，设副线圈每个电阻中电流为 I，U1为原线圈两端电压，I1为 原线圈电流， 由 2IUU1I1， U0U1I1R0， UIR0,2II131， 联立解得 U0U113， 选项 C 正确，D 错误。 答案 BC 15.(多选)如图所示电路中，

21、电阻 R11 ，R23 ，R36 ，闭合开关 S1后，当开关 S2闭合时，电压表示数为 7 V，当开关 S2断开时，电压表示数为 9 V，则下列说法正确的是 A电源的电动势为 21 V B电源的内阻为 3 C断开开关 S2后，电源的输出功率增大 D断开开关 S2后，电源的效率增大 解析 设电源的电动势为 E，内阻为 r，闭合开关 S1后，当 S2闭合时，R2和 R3并联， R232 ，U1 R23E R23R1r，当 S2 断开时，U2 R2E R2R1r，解得 E21 V，r3 ，选项 A、 B 正确；S2闭合时，外电阻为 3 ，等于电源内阻，此时电源的输出功率最大，S2断开时， 外电阻为

22、4 ，大于电源内阻，则电源的输出功率减小，选项 C 错误；断开开关 S2后，外 电阻增大，电源效率增大，选项 D 正确。 答案 ABD 16.(多选)某小型电站电能输送的示意图如图所示，矩形线圈 abcd 与理想变压器原线圈 组成闭合电路，与副线圈相连的输送线路的电阻可等效为电阻 R。线圈在有界匀强磁场中绕 垂直于磁场的 bc 边匀速转动，磁场只分布在 bc 边的左侧，磁感应强度大小为 B，线圈面积 为 S，转动角速度为 ，匝数为 N，线圈电阻不计。下列说法正确的是 A将原线圈抽头 P 向上滑动时，用户的灯泡变暗 B图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大 C若线圈 abcd 转动的角速度变为

23、 2，则变压器原线圈电压的有效值为 NBS D用电高峰期，随着发电厂输出功率的增大，输电线上损耗的功率占总功率的比例不 变 解析 矩形线圈 abcd 中产生交变电流， 将原线圈抽头 P 向上滑动时， 原线圈匝数变大， 根据电压与匝数成正比知，输出电压减小，故灯泡会变暗，故选项 A 正确；线圈处于图示 位置时，是中性面位置，矩形线圈中感应电动势的瞬时值为零，故选项 B 错误；若线圈转 动的角速度变为 2，根据电动势最大值公式可得 Em2NBS，最大值增加为原来的 2 倍， 有效值 EEm 2也变为 2 倍，则变压器原线圈电压的有效值为 NBS，故选项 C 正确；随着发 电厂输出功率的增大，升压变

24、压器的输出电压不变，则输电线电流增大，输电线损失电压增 大，输电线上损耗的功率占总功率的比例增大，选项 D 错误。 答案 AC 17.(多选)电源的电动势为 E，内阻为 r，各电阻阻值如图所示，当滑动变阻器的滑动触 头 P 从 a 端滑到 b 端的过程中，下列说法正确的是 A电压表的示数 U 先增大后减小 B电流表的示数 I 先增大后减小 C电压表示数 U 与电流表示数 I 的比值U I 不变 D电压表示数的变化量 U 与电流表示数的变化量 I 的比值U I 不变 解析 当滑动变阻器的滑动触头 P 从 a 端滑到 b 端的过程中，总电阻先增大后减小， 电源的电动势和内阻不变， 根据闭合电路欧姆

25、定律可知总电流先减小后增大， 则内电路电压 先减小后增大，外电路电压先增大后减小。所以电流表的示数 I 先减小后增大，电压表的示 数 U 先增大后减小，故选项 A 正确，B 错误；电压表示数 U 与电流表示数 I 的比值表示外 电阻， 所以U I 应先增大后减小， 故选项 C 错误； 设滑动变阻器的滑动触头 P 在某次滑动前后， 电压表的示数分别为 U1和 U2，电流表的示数分别为 I1和 I2，根据闭合电路欧姆定律，有 E U1I1r，EU2I2r。联立以上两式得U I r，故选项 D 正确。 答案 AD 18.一自耦变压器如图所示， 环形铁芯上只绕有一个线圈， 将其接在 a、 b 间作为原线圈。 通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、d 间作为副线圈。在 a、b 间输入电压为 U1的交 变电流时，c、d 间的输出电压为 U2，在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中 AU2U1，U2降低 BU2U1，U2升高 CU2U1，U2降低 DU2U1，U2升高 解析 由变压器的变压公式U1 U2 n1 n2可知，由于原线圈匝数 n1 大于副线圈匝数 n2，因此 有 U2U1，当滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中，n2减小，因此 U2降低，C 正 确。 答案 C