高考物理二轮复习精品专题七 直流电路与交流电路(2份打包，解析版+原卷版，可预览)

本专题内容在近几年高考中命题较少，直流电路重点考查电路功率的计算、动态过程分析等；变压器、交流电路部分由于与日常生活、生产紧密结合，常以选择题的形式出现。

一、直流电路

二、正弦交变电流的“四值”

三、理想变压器各物理量间的制约关系

1．(多选)如图所示，电路中闭合开关S后，灯泡L1和L2均正常发光。由于某种原因L2的灯丝突然烧断，其余用电器均未损坏。电路再次稳定后，下列说法正确的是(　　)

A．电流表示数变大

B．电容器C所带电荷量不变

C．电源的输出功率一定变大

D．电源的工作效率一定变大

2．(2021·浙江1月选考物理·T16)(多选)发电机的示意图如图甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示。其他电阻不计，图乙中的Um为已知量。则金属框转动一周(　　)

A．框内电流方向不变             B．电动势的最大值为Um

C．流过电阻的电荷量为      D．电阻产生的焦耳热为

1. 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)。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，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．若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动

2．(多选)如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，原线圈的输入电压u随时间t变化图象如图乙所示，D为理想二极管，R为电阻箱，当电阻箱阻值R＝11 Ω时，下列说法正确的是(　　)

A．原线圈的输入电压频率为50 Hz

B．电阻箱R两端电压的有效值为11 V

C．电阻箱R消耗的功率为22 W

D．若电阻箱R阻值变小，原线圈中的电流减小

1．如图所示的电路中，小灯泡L电阻不变，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，R1＞r，将滑动变阻器的滑片向下滑动时，则(　　)

A．电压表的示数变小

B．灯的亮度变小

C．电源的输出功率变大

D．电源的效率升高

2．在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E。内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A﹑V分别为理想安培表和伏特表。在滑动变阻器滑动触头P自b端向a端滑动的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．a点的电势降低

B．伏特表示数变小

C．安培表示数变大

D．电容器C所带电荷量减小

3．(多选)如图所示的电路中，R1、R2、R3均为定值电阻，R4、R5为滑动变阻器，D为二极管，平行板电容器C的上下极板水平，当开关S1和S2处于闭合状态时，一带电液滴在电容器极板间恰好处于静止状态，下列说法正确的是(　　)

A．保持开关S1和S2闭合，仅增大R4连入电路中的阻值，带电液滴将向下运动

B．保持开关S1和S2闭合，仅减小R5连入电路中的阻值，带电液滴将向下运动

C．保持开关S1闭合，断开S2，其余电阻不变，带电液滴将向下运动

D．同时断开开关S1和S2，将电容器下极板往上移一小段距离，带电液滴向下运动

4．(多选)如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，交流电流表为理想电表，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，两只规格为“6 V  3 W”的灯泡均正常发光。下列说法正确的是(　　)

A．电阻R的功率为6 W

B．电流表的示数为0.5 A

C．原、副线圈匝数之比为3∶1

D．副线圈中电流方向1 s内改变50次

5．科学中心某款手摇点火器原理如图所示。当钢针和金属板间瞬时电压超过5000 V时可以产生电火花。已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻。变压器为理想变压器，其原副线圈匝数比为1∶100。下列说法正确的是(　　)

A．线圈转速等于2 r/s时，点火器可以产生电火花

B．线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生电火花

C．电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花

D．电压表的示数为25 V时，点火器可以产生电火花

6．小明分别按图1和图2电路探究远距离输电的输电损耗，将长导线卷成相同的两卷A、B来模拟输电线路，忽略导线的自感作用。其中T1为理想升压变压器，T2为理想降压变压器，两次实验中使用的灯泡相同，灯泡的电压相等两次实验中(　　)

A．都接直流电源

B．A两端的电压相等

C．A损耗的功率相等

D．图1中A的电流较大

7．如图，理想变压器原线圈匝数为1100匝，接有一阻值为R的电阻，电压表V1示数为110.0 V。副线圈接有一个阻值恒为RL的灯泡，绕过铁芯的单匝线圈接有一理想电压表V2，示数为0.10 V。已知RL∶R＝4∶1，则副线圈的匝数为(　　)

A．225                    B．550

C．2200                   D．4400

8．如图（a）所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝1∶5，定值电阻R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50 Ω，定值电阻R3的阻值为10 Ω，图中电表均为理想电表。原线圈输入如图（b）所示的交变电流，其有效值不随负载变化。当滑动变阻器接入电路的阻值由50 Ω减小到0的过程中(　　)

A．电流表的示数为5 A

B．通过R2的电流减小

C．电压表的示数减小

D．R2和R3的总电功率先增大后减小

9．如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的交变电流输入理想变压器的原线圈，发电机取两种不同的转速，使其电动势随时间的变化规律如图乙中a、b所示，则下列说法正确的是(　　)

A．曲线b表示的交变电流的电动势有效值为10 V

B．曲线a、b对应的线圈角速度之比为3∶2

C．线圈转速不变，将原线圈滑片P向上滑动时，灯泡变亮

D．P位置不变，滑动变阻器连入电路阻值变大时，变压器的输入功率变大

10．如图甲所示为一交变电压随时间变化的图象，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，A、V分别为理想交流电流表和理想交流电压表，电阻R阻值为100 Ω，则(　　)

A．理想交流电压表读数为25 V

B．理想交流电流表读数为1 A

C．电阻R消耗的电功率为56.25 W

D．电阻R在100 s内产生的热量为5600 J

11．如图所示的电路中，直流电源电动势E＝400 V，内电阻r＝20 Ω。两带小孔的平行正对金属板M、N水平放置，板间的距离d＝4.0 cm。当闭合开关S，待电路稳定后，M、N两金属板间的电压U＝200 V，将一质量m＝2.0×10－4 kg的带正电的小球（可视为质点）从N板上的小孔以初速度v0＝1.0 m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达M板。不考虑空气阻力、忽略射入小球对电路的影响，电阻R1＝1980 Ω，重力加速度大小g＝10 m/s2。求：

(1)带电小球的带电量；

(2)滑动变阻器接入电路中的电阻值和滑动变阻器消耗的电功率。

1．【答案】AD

【解析】灯泡L2的灯丝烧断，外电路电阻变大，电源输出电流减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电源路端电压U＝E－Ir，即电源路端电压增大，由欧姆定律可知灯泡L1中电流增大，电流表示数变大，A正确；电源路端电压增大，电容器两端电压增大，由C＝可知，电容器所带电荷量增多，B错误；由于题述没有给出电源内阻与灯泡电阻的关系，不能判断出电源的输出功率的变化趋势，C错误；根据η＝×100%，可知电源的工作效率η一定变大，D正确。

2．【答案】BD

【解析】当线框转动时，框内电流方向每经过中性面一次都要变化一次，则A错误；由图乙可知，电动势的最大值为Um，B正确；线圈转过半周，则流过电阻的电荷量，则金属框转过一周流过电阻的电荷量，C错误；因Um＝BωL2，则，金属框转过一周电阻产生的焦耳热，D正确。

1. 【答案】A

【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，电容器充电，电容器所带电荷量变大，所以R3中有向上的电流，故A正确；电路稳定时，电容器相当于断路，只调节R3的滑动端P2向上端移动时，对电路没有影响，故B错误；只调节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C错误；若断开开关S，电容器放电，电容器所带电荷量变小，电容器两端电压变小，两极板间电场变小，带电微粒所受电场力减小，合力向下，则带电微粒向下运动，故D错误。

2．【答案】AC

【解析】由题图可知，T＝0.02 s，f＝＝50 Hz，故A正确；原线圈电压的有效值U1＝220 V，由变压比可知，副线圈两端的电压U2＝22 V，由于二极管具有单向导电性，由电流的热效应可知，T＝·，得UR＝11 V，故B错误；由热功率P＝＝22 W可知，电阻箱R消耗的功率为22 W，故C正确；若电阻箱R阻值变小，由于原线圈电压不变和变压器匝数比不变，所以副线圈的电压不变，所以副线圈电流变大，则原线圈电流变大，故D错误。

1．【答案】C

【解析】将滑动变阻器的滑片向下滑动时，变阻器R3接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，故总电流I变大，根据U＝E－Ir可知路端电压减小；根据欧姆定律可知电阻R1两端的电压增加，即电压表的示数变大，故并联部分的电压U＝U－IR1减小，根据欧姆定律可知通过R2的电流减小，根据并联分流可知电流表的示数变大，即灯的电流变大，根据P＝I2R可知灯的功率变大，所以灯的亮度变亮，故A、B错误；当外电路电阻接近电源内阻时，电源的输出功率增加，当内阻等于外阻时，电源的输出功率最大，由于R1＞r，所以外电路的总电阻总大于电源的内阻，在外电路的总电阻减小的过程中电源的输出功率在变大，故C正确；电源的效率，变阻器R3接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，所以电源的效率减小，故D错误。

2．【答案】B

【解析】在滑动变阻器滑动头P自b端向a端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流I减小，电阻R1两端电压减小，则电压表示数减小，B正确；根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知a的电势大于零，且a点的电势等于R2两端的电压。电阻R2两端的电压U2＝E－I(R1＋r)，I减小，则U2变大，则a点的电势升高，A错误；U2变大，通过R2的电流I2增大。通过电流表的电流IA＝I－I2，I减小，I2增大，则IA减小，即电流表示数减小，C错误；电容器C的电压等于电阻R2两端的电压，则电容器板间电压变大，由Q＝CU知电容器C所带电荷量增多，D错误。

3．【答案】AD

【解析】保持开关S1和S2闭合，仅增大R4连入电路中的阻值，回路总电阻增大，总电流减小，R2的电压减小，电容器电压减小，电场力减小，带电液滴将向下运动，A正确；保持开关S1和S2闭合，R5中无电流，仅减小R5连入电路中的阻值，对电路无影响，电容器两端电压不变，带电液滴仍然静止，B错误； 开关S1和S2都闭合时，二极管处于截止状态，断开S2，其余电阻不变，对电路无影响，电容器电压不变，带电液滴仍然处于静止状态，C错误；同时断开开关S1和S2，电容器通过R2、R5放电，电容器两端电压快速减小，电场力快速减小，无论将电容器下极板往上移动一小段距离还是往下移动一小段距离，带电液滴都向下运动，D正确。

4．【答案】AC

【解析】由图乙可知，交流电的有效值U＝24 V，由于原副线圈所接灯泡均能正常发光，则回路内电流A，变压器原线圈分到的电压U1＝U－UL＝18 V，副线圈灯泡也正常发光，故U2＝UL＝6 V，故原副线圈的匝数之比为3∶1，原线圈的电功率P1＝U1I1＝9 W，副线圈电功率P1＝PL＋PR＝3 W＋PR，又因为P1＝P2，解得PR＝6 W，故A、C正确；副线圈中电阻R的电压UR＝U2＝6 V，由P＝UI得IR＝1 A，则电流表的示数为1 A，故B错误；交流电压0.01s改变一次，副线圈中电流0.01 s改变一次，即副线圈中电流方向1 s内改变100次，故D错误。

5．【答案】B

【解析】线圈在匀强磁场中转动产生交流电，设转速为n，则发电机的最大电动势Em＝NBSω＝NBS‧2πn，发电机的最大电动势等于变压器的输入线圈电压的最大值，U1m＝Em，根据变压器两端的匝数比等于电压比，有，钢针和金属板间瞬时电压超过5000 V时可以产生电火花，现令U2m＝5000 V，联立解得U1m＝50 V，，故线圈转速等于4 r/s时，副线圈的电压最大值超过了5000 V，能产生电火花，故A错误，B正确；电压表的示数为原线圈两端的电压有效值，刚点火时V，5 V和25 V均小于25 V，则不能达到点火电压，故CD错误。

6．【答案】D

【解析】由于变压器只能改变交变电流，因此图2中不可能接直流电源，A错误；T2是降压变压器，根据，由于流过两个灯的电流相等，可知图2中流过A的电流较小，加在图2中A两端的电压较低，图2中A消耗的功率较小，BC错误，D正确。

7．【答案】C

【解析】假设理想变压器原线圈的输入电压为U，根据理想变压器线圈两端电压之比为线圈匝数之比可知，原线圈两端电压和V2满足，解得原线圈输入电压U＝220 V，理想变压器原副线圈电流之比等于线圈匝数的反比，原线圈电流I1和通过灯泡的电流I2满足＝，定值电阻R满足欧姆定律，则通过灯泡的电流，结合RL∶R＝4∶1可知副线圈电压为，原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比，代入U2得副线圈得匝数n2＝2200。

8．【答案】C

【解析】由图（b）所示的交变电流，可得其有效值，即电流表的示数为7.1 A，故A错误；可知原副线圈两端的总电流不变，当滑动变阻器接入电路的阻值由50 Ω减小到0，此时副线圈的总电阻减小，则副线圈两端的电压减小，即电压表的示数减小；根据并联电路的电压特点可知R1两端的电压减小，则通过R1的电流减小，根据并联分流可知，通过R2和R3的电流增大；故B错误，C正确；设通过R2和R3的电流为I2，则根据并联电路的电流特点可得，则R2和R3的总电功率，可得R2和R3的总电功率随R2减小而增大，故D错误。

9．【答案】B

【解析】由图乙可知a的周期Ta＝4×10－2 s，b的周期Tb＝6×10－2 s，根据ω＝，角速度比ωa∶ωb＝3∶2，B正确；由图乙可知曲线a表示的交变电流的电动势最大值为15 V，根据Em＝NBSω，可得Ema∶Emb＝3∶2，则曲线b表示的交变电流的电动势的最大值为10 V，有效值为5 V，A错误；仅将原线圈抽头P向上滑动时，原线圈的匝数变大，根据变压器的电压与匝数的关系＝，输出电压减小，故灯泡会变暗，C错误；P位置不变，副线圈电压不变，滑动变阻器连入电路阻值变大时，输出功率P＝，变小，输入功率也变小，D错误。

10．【答案】C

【解析】根据电流的热效应，一个周期内产生的热量，解得U＝75 V，A错误；电流表读数I＝＝0.75 A，B错误；电阻R消耗的电功率P＝I2R＝56.25 W，C正确；电阻R在100 s内产生的热量Q＝Pt＝5625 J，D错误。

11．【解析】(1)小球从N板上的小孔射入恰好到达M板的过程中，在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动，设带电量为q，根据动能定理有：

解得带电量q＝1.0×10－7 C。

(2)设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为RP，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流

根据部分电路欧姆定律可知U＝IRP

解得RP＝2.0×103 Ω

滑动变阻器消耗的电功率。