专题09 恒定电流与交变电流（精练）（原卷版）

2023年高考物理二轮复习讲练测

专题09 恒定电流与交变电流（精练）

一、单项选择题

1．扫地机器人是智能家电的一种，借助人工智能技术，可以自动在房间内完成地板的吸尘清扫工作。如图所示为某品牌扫地机器人，由主机和充电座两部分组成，使用说明书上关于主机的一些信息如表所示。当电池剩余电荷量为额定容量的20%时，主机会自动返回充电座充电。下列说法正确的是（　　）

A．将额定功率和额定电压代入公式可以计算出主机工作时的电阻

B．主机正常工作时，每秒钟可以将40J电能全部转化为机械能

C．电池充满电后，储存的总电荷量为8640C

D．主机从满电量开始工作，至其自动返回前清扫时间为0.864h

2．如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，矩形极板长和宽分别为a、b，这两个电极与可变电阻R相连。在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B。发电导管内有电阻率为的高温等离子体以速度v向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的等离子体受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。若不计粒子运动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率P；调节可变电阻的阻值，可求得可变电阻R消耗最大电功率，关于和P的表达式正确的是（    ）

A． B． C． D．

3．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R1，且R1>r，滑动变阻器的阻值为R。现闭合电键S，滑动变阻器的滑动触头P从a端向b端滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电压表示数先变大后变小，电流表示数一直变大

B．电压表示数一直变大，电流表示数先变小后变大

C．滑动变阻器R的电功率先变小后变大

D．电源的输出功率先变小后增大

4．如图所示的电路中电源为恒流源（即电源输出的电流保持恒定），理想电压表、电流表的读数分别为，；、、为定值电阻。若把滑动变阻器的滑片向下滑动时，电压表与电流表示数变化量的绝对值分别为和，则下列说法正确的是（　　）

A．电压表示数变大

B．电流表示数变小

C．

D．

5．图示电路中，电源电动势为E，内阻不计，闭合开关S，滑动头P由中点向下移动的过程中，电表、、示数变化的大小分别为、、，则（　　）

A．示数减小、示数增大 B．示数减小，示数不变

C．不变，增大 D．、均不变，且

6．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值已在图中标出，电容器的电容。闭合开关，，电路稳定后，则（  ）

A．电源的总功率为10W

B．电容器所带电荷量为

C．断开开关，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为

D．断开开关，电源的输出功率增大

7．如图甲所示，有一种自行车，它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机，其原理如下：转轴的一端有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮，如图乙所示，当车轮转动时，因摩擦带动磁极转动（小轮和车轮不打滑），从而使线圈中产生电流给车头灯泡供电。已知自行车后轮半径cm，摩擦小轮半径cm。关于此装置，下列说法正确的是（　　）

A．小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关

B．自行车加速行驶时线圈中产生的是正弦交流电

C．若自行车后轮转动的角速度为8rad/s时，发电机磁极转动的角速度为280rad/s

D．线圈匝数越多，穿过线圈的磁通量的变化率越大

8．如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，与等高，半径为、间距为，轨道电阻不计。在轨道右侧连有一阻值为的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，现有一根长度为、电阻为的金属棒，在外力的作用下以初速度从沿轨道做匀速圆周运动至处，则该过程中（　　）

A．金属棒经过最低位置处时，通过金属棒的电流方向为

B．金属棒经过最低位置处时，电路中的电流最小

C．电阻上产生的热量为

D．外力做的功为

9．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A．R的值为18.25Ω

B．快速充电时，cd间电压

C．快速充电时，送电线圈的输入功率为88W

D．快速充电时，受电线圈的输出功率为85W

10．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为， 降压变压器原、副线圈两端的电压分别为 和。为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（　　）

A．①为电流表，②为电压表

B．

C．仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少

D．凌晨时分，用户家的灯将变得更暗

二、多项选择题

11．一兴趣小组为研究非纯电阻电路的性质，设计了如图所示电路图。图中M是一电动机，额定电压为12V，额定功率为24W，线圈电阻为，为定值电阻，阻值是 ，G为灵敏电流计，AB为一段阻值均匀的电阻棒，现在滑动滑片H，闭合开关，G的示数刚好为零，且电动机能够正常工作，则下列说法正确的是（　　）

A．滑片位于的左侧第一个四等分点上

B．滑片位于的中点上

C．若因外力仅使电动机停转，为保证灵敏电流计示数仍然为零，闭合开关前，应将 左移

D．若因外力仅使电动机停转，为保证灵敏电流计示数仍然为零，闭合开关前，应将 右移

12．用某型号的充电器给一款锂电池充电，在电池电量从零直至充满的过程中，充电电压和充电电流随时间变化的曲线简化后如图所示。据图可知（　　）

A．充电时通过锂电池的电流是直流电

B．实线是电流曲线，虚线是电压曲线

C．锂电池的充电功率先增大后减小

D．在前40min，锂电池的平均充电功率约为6.4W

13．如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，已知滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　）

A．图乙中滑动变阻器的最大功率

B．图乙中，

C．调整滑动变阻器的阻值，不可能使电源的输出电流达

D．滑动变阻器消耗的功率最大时，定值电阻也消耗功率最大

14．如图，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P位于某位置时，水平放置的平行板电容器C间有一带电液滴恰好处于静止状态，灯泡L电阻恒定。下列说法正确的是（　　）

A．将滑动变阻器的滑片P向a端移动，电源的效率将增大

B．将滑动变阻器的滑片P向a端移动，电路的路端电压将减小

C．将电容器C的上极板向上移动，液滴将向下做加速运动

D．将电容器C的上极板向上移动，电容器C将充电

15．具有巨磁阻效应（GMR）的电阻R2在外加特定方向的磁场时，阻值随磁场的增强而减小。现将R2接在图示电路中，并置于该磁场，已知R1为定值电阻，此时R2<R1，电表均为理想电表。保持磁场方向不变，使磁场增强，发现电压表V1示数变化量的绝对值，V2示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（　　）

A．电流表A的示数减小

B．电压表V1的示数增大

C．电源的总功率先减小后增大

D．一定小于

16．如图所示，电源的电动势E=12 V，内阻r=2Ω，R1=1Ω，R2=3Ω，R3=10Ω，R4=4Ω，R5为电阻箱，调节范围为0∼10 Ω，电容器C=10 μF，电容器的下极板接地，两极板正中间有一点P (未标出)，初始时刻开关S断开，R5=0，则下列说法正确的是（　　）

A．若将电容器的下极板稍向下移动，则P点的电势增大

B．闭合开关S后，流过R3的电荷量Q=1.5×10-5 C

C．将电阻箱调到9 Ω后再闭合开关S，稳定后电容器上的电量为0

D．闭合开关S后，将电阻箱从0开始逐渐调到最大值，电源的输出功率先增大后减小

17．如图，理想变压器原线圈与定值电阻R0、电流表串联后接在的交流电源上，副线圈接电压表和滑动变阻器R，原、副线圈匝数比为2:1，已知R0=16Ω，R的最大阻值为10Ω，电流表、电压表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　）

A．若将R的滑片P向上滑动，则电压表示数变大，电流表示数变小

B．若将R的滑片P向上滑动，则电压表示数不变，电流表示数变小

C．当R=4Ω时，理想变压器的输出功率最大

D．当R=8Ω时，理想变压器的输出功率最大

18．图甲是小明学习完电磁感应知识后设计的电动公交车无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中供电线圈埋在地下，受电线圈和电池系统置于车内，供电线路中接电阻R=3Ω，小明经资料查询，得知电动公交车常规充电时输入电压范围一般是220V~400V，流过电池系统电流范围一般是10A~30A。当输入端ab接上380V正弦交流电后，这时电池系统cd两端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，忽略线圈中的磁场损失，则下列说法正确的是（　　）

A．无线充电技术与变压器的工作原理相同

B．若输入端ab接上380V直流电压，也能进行充电

C．供电线圈和受电线圈匝数比小于19：30

D．ab端的输入功率一定大于12KW

19．如图所示电路，理想变压器原线圈接正弦式交变电压，理想变压器原线圈匝数为，开关与a连接时副线圈匝数为，开关与b连接时副线圈匝数为。R为定值电阻，为滑动变阻器，电压表、电流表均为理想交流电表。当开关与a连接时，小灯泡正常发光。下列说法正确的是（　　）

A．开关与b连接时，小灯泡一定不再发光

B．开关与a连接时，若滑动变阻器滑片向上滑动，则电流表的示数增大

C．开关与a连接时，若滑动变阻器滑片向上滑动，通过小灯泡的交变电流的频率增大

D．开关与a连接时和开关与b连接时，电压表示数之比

20．某兴趣小组为探究电能输送中的问题，设计并组建了如图所示电路。其中为可提供恒定电压的交流电源，电阻 模拟输电线上的电阻，A为交流电流表，V为交流电压表，为滑动变阻器，、以及一系列灯泡至模拟家庭用电器，降压变压器右侧电路统称用电电路，下列说法正确的是（　　）

A．若减少除以外的灯泡数，电压表示数将增大，电流表示数将减小

B．将滑动变阻器滑片向上移动，所有灯泡都变亮

C．模拟用电高峰期的情况，增加灯泡数，原灯泡将变暗

D．为保证用电高峰期每个用电器正常工作，可将降压变压器的原线圈匝数适当增大

三、计算题

21．如图（1）所示的电路中，电源电动势，内电阻，两个相同的定值电阻，，且不随温度而变化。

（1）求通过电阻中的电流；

（2）若在电路中将两个并联电阻、换成一个灯泡L（7.2W，0.9A），如图（2）所示，该灯泡的伏安特性曲线如图（3）中实线所示。则接入电路后，灯泡的实际功率为多少？

某学生的解法如下：，，代入即可求出灯泡的实际功率。

请你判断该同学的解法是否正确？若正确，请解出最终结果；若不正确，请用正确方法求出灯泡的实际功率。

（3）若在图（2）电路中再并联一个同样的灯泡，如图（4）所示，则每个灯泡的实际功率是多少？

22．如图甲电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，改变R的阻值，电压表与电流表示数变化关系如图乙，当滑片在a、b端时电流表示数分别为0.6A和0.1A。求：

（1）滑动变阻器最大阻值；

（2）电源电压；

（3）当滑片从b端滑到a端，滑动变阻器消耗的功率P随R的阻值变化关系如图丙，图像中R1=5Ω，求R2的大小。

23．图甲和图乙所示是手动式手电筒内振动式发电机的两个截面图，半径为、匝数为100的线圈a，所在位置的磁感应强度。线圈a接原副线圈匝数比为的理想变压器，给两个额定电流均为的灯泡供电。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中电动势随时间按正弦规律变化，如图丙所示。线圈a及导线电阻不计。求：

（1）图丙中电动势的表达式；

（2）若手动发电的效率为，两灯泡正常发光，手动做功的功率；

（3）线圈a往复运动过程中的最大速度。

24．如图所示，ACD是由均匀细导线制成的边长为d的等边三角形线框，它以AD为转轴，在磁感应强度为B的恒定的匀强磁场中以恒定的角速度转动（俯视为逆时针旋转），磁场方向与AD垂直。已知三角形每条边的电阻都等于R。取图示线框平面转至与磁场平行的时刻为。

（1）求任意时刻线框中的电流。

（2）规定A点的电势为0，求时，三角形线框的AC边上任一点P（到A点的距离用x表示）的电势。

25．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。

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