2023年高考物理二轮复习试题专题09 恒定电流与交变电流（Word版附解析）

专题09恒定电流与交变电流

一、单选题

1．（2022·江苏·模拟预测）智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度变大时屏幕变亮，反之变暗。图中电路元件R1、R2中一个为定值电阻，另一个为光敏电阻（其有“阻值随光照强度的减小而增大”这一特性）。该电路可实现“有光照射光敏电阻时小灯泡变亮，反之变暗”这一功能。由分析可得下列说法正确的是（   ）

A．R1为定值电阻，R2为光敏电阻

B．R2为定值电阻，R1为光敏电阻

C．有光照射时电源的输出功率一定增大

D．没有光照射时电源的效率比有光照射时电源的效率低

【答案】B

【详解】A．若R2是光敏电阻，光照射R2时，R2阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电源内电压增大、外电压减小，流过R1和小灯泡的电流减小，灯泡的实际功率变小，小灯泡变暗，A错误；

B．若R1是光敏电阻，光照射R1时，R1阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电源内电压增大、外电压减小，R2两端电压减小，流过R2的电流减小，流过R1和小灯泡的电流增大，小灯泡的实际功率变大，小灯泡变亮，B正确；

C．由以上分析知R1为光敏电阻，则

当R外 = r时电源输处功率最大，但各个电阻具体参数未知，无法确定出R外与r的大小关系，则无法判断有光照射时电源的输出功率是否一定增大，C错误；

D．电源的效率为

当有光照时R1减小，则R总减小，故I总增大，则η减小，则没有光照射时电源的效率比有光照射时电源的效率高，D错误。

故选B。

2．（2022·广东·模拟预测）如图所示电路，两电源电动势分别为、，内阻分别为、，且，，R为滑动变阻器，P为滑动变阻器滑片，灯泡电阻可认为不变。现闭合开关，单刀双掷开关接1时，灯泡均正常发光，则下列说法中错误的是（　　）

A．若滑片P向下滑动，则变亮，变暗

B．若滑片P向下滑动，则变暗，变亮

C．若将单刀双掷开关切换至2，则、、均变亮

D．若将单刀双掷开关切换至2，则电源的输出功率可能变小

【答案】D

【详解】AB．将滑动变阻器的滑片P向下调节，变阻器接入电路的电阻变大，R与灯L2并联的部分电阻变大，外电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I减小，L3灯泡亮度变暗；

路端电压U变大，L3灯两端的电压U3变小，R与灯L2并联电路的电压

U增大，U3减小，则U并增大，灯L2变亮；

流过L1的电流

I减小，I2增大，I1减小，灯泡L1亮度变暗，AB正确；

CD．若将单刀双掷开关切换至2，电源电动势不变，内电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知

电路干路电流增大，外电路电压变大，外电路各用电器阻值不变，故各支路电流增大，灯泡、、均变亮，C正确；

电路总电流增大，路端电阻不变，输出功率一定增大，D错误。

本题选择错误的，故选D。

3．（2022·辽宁丹东·二模）如图所示电路，三个定值电阻、、的阻值之比为1:2:3。当在A、B之间接入一稳压电源，在C、D之间接入一电容器时，电容器的带电量为。现将电源、电容器的位置互调，此时电容器的带电量为，则（　　）

A．

B．

C．电源、电容器的位置互调后，短路电阻，电容器所带电量将减小

D．电源、电容器的位置互调后，短路电阻，电容器所带电量将增大

【答案】A

【详解】A B．假定该稳压电源的电动势为E，当在A、B之间接入一稳压电源时，电路如图所示，

依题意有

同理当在C、D之间接入一稳压电源时，有

可知有

故A正确，B错误；

C D．电源、电容器的位置互调后，电路结构为：R1与电容器串联然后与R2并联，再与R3串联，并没有短路电阻R1，故CD错误。

故选A。

4．（2022·安徽·模拟预测）如图为一电源电动势为E，内阻为r的稳定电路。电压表A的内阻为5kΩ。B为静电计，C1，C2为两个理想的电容器且耐压值足够高。在开关闭合一段时间后，下列说法正确的是（　　）

A．C1上电荷量为0

B．若将滑动变阻器滑片向右滑，则 C2上电荷量增大

C．若C1＞C2，则电压表两端大于静电计两端电压

D．将S断开，使C2两极距离增大，B张角减小

【答案】A

【详解】A．由于电压表两端没有电压，电容器C1没有被充电，电量为零，故A正确；

B．电路稳定后，电容器C2的电压等于电源的电动势，保持不变，将变阻器滑动触头P向右滑动，电容器C2的电压不变，电量不变，故B错误；

C．由于静电计的两个电极是彼此绝缘的，电压表是由电流表改装成的，电路稳定后，电路中没有电流，电压表两端没有电压，而电容器C2充电，两端存在电压。所以电压表两端的电势差小于静电计两端的电势差，故C错误；

D．将电键S断开，电容器的电量Q不变，板间距离增大，电容C减小，由公式C分析可知，板间电压增大，静电计张角增大，故D错误；

故选A。

5．（2022·重庆·高考真题）低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器（视为理想变压器）接入电压为的交流电后能正常工作，则（　　）

A．卤素灯两端的电压有效值为 B．变压器原、副线圈的匝数比为55∶3

C．流过卤素灯的电流为 D．卤素灯的电阻为

【答案】B

【详解】A．卤素灯上标记的额定电压即为卤素灯两端的电压有效值，A错误；

B．根据理想变压器的原理可知

B正确；

C．流过卤素灯的电流为

C错误；

D．卤素灯是非线性元件，电阻随着电压不同而改变，D错误。

故选B。

6．（2022·广东·模拟预测）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，电阻R=10Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡。原线圈接一个经双可控硅调节后的电压U，U随时间t的变化规律如图乙所示，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前四分之一周期电压被截去。现将S1、S2、S3闭合，此时L2正常发光。下列说法错误的是（　　）

A．输入电压U的有效值为10V B．R消耗的电功率为10W

C．只断开S3后，L2能正常发光 D．只断开S2后，原线圈的输入功率减小

【答案】B

【详解】A．令输入电压的有效值为U1，根据正弦式交流电的有效值与有效值的定义

解得

故A正确；

B．根据理想变压器的电压匝数关系

解得副线圈两端电压

则R消耗的电功率为

故B错误；

C．只断开S3后，L2电压不受影响，L2正常发光，故C正确；

D．只断开S2后，负载电阻变大，输出电压不变，根据

输出功率减小，则输入功率也减小，故D正确。

故选B。

7．（2022·辽宁·一模）在工业用电的线路中常常有很大的交流电流，交流电流表的量程小于待测的电流，为了测量大电流可以使用电流互感器。电流互感器的工作原理与变压器是一致的，则下列说法正确的是（　　）

A．电流互感器的原线圈匝数小于副线圈的匝数，原线圈要串联在交流电路中

B．电流互感器的原线圈匝数大于副线圈的匝数，原线圈要串联在交流电路中

C．电流互感器的原线圈匝数小于副线圈的匝数，原线圈要并联在交流电路中

D．电流互感器的原线圈匝数大于副线圈的匝数，原线圈要并联在交流电路中

【答案】A

【详解】由题意知，副线圈的电流应小于原线圈的电流，根据

可得

知副线圈匝数应大于大于原线圈匝数，电流互感器应串联接入电路中，故A正确，BCD错误。

故选A。

8．（2022·福建福建·一模）工厂检验电动机的质量时，要用到1千多伏电压可调的高压电。利用一个自耦变压器和一个升压变压器可满足这个要求。如图为自耦变压器部分示意图，已知该自耦变压器可视为理想变压器，线圈总匝数为1250匝，其中原线圈为1100匝，接在有效值为的交流电源上，则输出端可以得到最高电压是（　　）

A． B． C． D．

【答案】C

【详解】对于自耦变压器，若要计算输出的最大电压，只需满足副线圈为1250匝时，由变压器两端的电压与匝数成正比，即有

故选C。

9．（2022·广东·模拟预测）如图，用两台理想变压器进行远距离输电，第一台升压变压器原线圈的电压恒定不变。当输送功率为P0时，降压变压器输出端用户可得到的功率为0.99P0。为了能输送更大的电功率，将两台变压器之间的线路更换，新线路电阻为原线路电阻的一半，其他输电设备不变。线路中电能的损失除两变压器之间的电线发热外，其他损失不计，升压变压器原线圈输入电压恒定。关于该新的输电线路，下列说法正确的是（　　）

A．若实际输送功率是2P0，则输电线损失功率为0.01P0

B．若实际输送功率是2P0，则输电线损失功率为0.02P0

C．若用户实际功率是1.98P0，则实际输送的总功率为2.02Po

D．若用户实际功率是0.99P0，则实际输送的总功率为P0

【答案】B

【详解】AB．对于原输电线路，输送的电功率为，用户可得到的功率为，则原输电线路上损失的电功率为。设升压变压器副线圈的电压为U，原输电线路的总电阻为r，有

更换新的输电线后，设输送功率为P，由于升压变压器原线圈输入电压恒定，故副线圈输出电压不变，输电线上的电流为，输电线路损失的功率为

若实际输送功率是时，

A项错误，B项正确；

C．用户得到的功率与输送功率之间的关系为

若用户的实际功率为，则此时实际输送的总功率为，C项错误；

D．若实际输送的总功率为时，则损失的功率

用户得到的实际功率应，故D项错误。

故选B。

10．（2022·宁夏·石嘴山市第三中学模拟预测）北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为，通过理想变压器向远处输电，如图，输电线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　）

A．若用户消耗功率减少，则升压变压器输出电压减小

B．若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压增大

C．若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为

D．若该发电系统输送功率为，用户获得电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比为

【答案】C

【详解】A．根据理想变压器变压规律可知

虽然用户消耗功率减少，但因为U1始终不变，所以U2始终不变，故A错误；

B．若用户消耗功率增加，则发电系统输出功率一定增大，T1原线圈电流I1增大，根据理想变压器变流规律可知副线圈电流I2也增大，即输电电流增大，又因为

并且U2不变，所以U3减小，则U4减小，故B错误；

CD．若该发电系统输送功率为，则T1原线圈电流为

T1副线圈电流，即输电电流为

输电线损失的功率为

T2原线圈电压为

所以降压变压器原、副线圈的匝数比为

故C正确，D错误。

故选C。

二、多选题

11．（2022·天津·模拟预测）如图所示，是光敏电阻（光照增强，电阻减小），C是电容器，是定值电阻。闭合开关，当受到的光照强度减弱时（　　）

A．电源两端电压减小 B．光敏电阻两端的电压增大

C．通过电阻的电流增大 D．电容器C所带的电荷量减小

【答案】BD

【详解】C．当受到的光照强度减弱，则光敏电阻阻值变大，根据闭合电路欧姆定律

可知，回路中的电流减小，则通过电阻的电流减小，故C错误；

A．回路中的电流减小，则根据闭合电路欧姆定律

可知，路端电压增大，即电源两端电压增大，故A错误；

D．电阻的电压为

则回路中的电流减小，电阻的电压减小，故电容器C的电压减小，根据

可知，电容器C所带的电荷量减小，故D正确；

B．根据电路中的电压关系有

由于路端电压U增大，而电阻的电压U2减小，则光敏电阻两端的电压U1增大，故B正确。

故选BD。

12．（2022·山西省翼城中学校模拟预测）某无级充电装置的原理如图所示，该装置主要由供电线圈和受电线圈组成，可等效为一个理想变压器，从受电线圈输出的交流电经过转化装置变为直流电给电池充电。已知供电线圈匝数大于受电线圈匝数，供电线路中保护电阻R=50Ω，其余电阻不计。充电时，供电线圈接有效值的正弦交流电，受电线圈cd端的输出电压、输出电流，下列说法正确的是（　　）

A．cd端电压的最大值为

B．供电线圈和受电线圈匝数比为10：1

C．充电时，ab端的输入功率为80W

D．若输入端ab接220V直流电，也能进行充电

【答案】AB

【详解】A．cd端输出电压为正弦交流电压，最大值为有效值的倍，即，故A正确；

B．由变压器电压与匝数的关系得

由欧姆定律得

解得

故B正确；

C．ab端的输入功率

故C错误；

D．变压器不能在直流电下工作，故D错误。

故选AB。

三、解答题

13．（2022·北京延庆·一模）自从钻木取火之后人类第一次烧烤起，烹饪的炉灶在不断地进步，电磁炉（图甲）是百万年间的一次炊具革命——发热主体就是锅自己。电磁炉要用铁锅的原因众说纷纭，我们来揭秘其中原理。电磁炉可以看做一个变压器：炉盘相当于原线圈，锅底既是副线圈又是负载，通过电磁感应产生涡流来加热食物。由于没有铁芯，炉盘的能量传输会有一定损耗，传输效率为η。锅底感应的电动势与原线圈电压的比值称作耦合系数，设为n。一方面铁锅是顺磁质，耦合系数很高，适合做锅体；另一方面铁锅的电阻较为合适，这是由炉盘中的阻抗匹配决定的。电磁炉工作原理可简化为图乙，电源为频率、有效值恒定的电压U，炉盘中配有定值阻抗Rx，锅体回路中的电阻相当于负载。

（1）若通过匹配阻抗Rx的电流为I，求锅体中感应电动势的有效值；

（2）若锅体等效电阻为R，求流过匹配阻抗Rx的电流；

（3）更换不同锅体，相当于调节负载电阻，设传输效率η和耦合系数n都不变，求锅体等效电阻R为多大时加热食物的功率最大。

‍

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】（1）阻抗Rx的电流为I，则原线圈两端电压

根据

解得锅体中感应的电动势有效值

（2）原线圈中满足

副线圈中满足

又

又根据能量守恒

联立可得

，

（3）锅体产热的功率

因此当

取得最大功率

14．（2022·江苏·模拟预测）华为手机Mat20 Pro具有无线充电功能，所配电池铭牌上标有“3.7V，4000mAh”字样。手机无线充电器的基本原理类似于变压器，由发射器和接收器组成，分别有一发射线圈和接收线圈，其简化模型如图所示。已知发射、接收线圈匝数比n1∶n2=5∶1，发射端输入电流为。求：

（1）接收线圈输出电流的有效值I2；

（2）电池充满电时最大储存电能E。

【答案】（1）1A；（2）53280J

【详解】(1)依题意，发射端线圈输出电流的有效值为

根据变压器两端电流与匝数之间的关系可得

联立，可得

(2) 电池充满电时最大储存电能