2023高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十三直流电路与交流电路

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专题强化练(十三)　直流电路与交流电路
1．随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活．随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展．截至2017年底，我国自主研发了各类用途的数百款纯电动汽车，保有量以百万计．纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量．下表是某款电动汽车的蓄电池参数，据此下列说法正确的是(　　)
电池只数
100只
电池容量/只
1 200 mA·h
充电参数(电压/电流)
420 V，20 A
放电时平均电压/只
3.3 V

A．电池从完全没电到充满电所需时间为12 h
B．电池容量的单位mA·h就是能量单位
C．该电池组充电时的功率为8.4×103 W
D．该电池组充满电时的能量约为8.4×103 J
解析：电池从完全没电到充满电所需时间为t＝＝＝6 h，故A错误；电池容量的单位mA·h是电量的单位，故B错误；该电池组充电时的功率为P＝UI＝420×20 W＝8 400 W，故C正确；该电池组充满电时的能量为W＝UIt＝420 V×20 A×6 h＝50.4 kW·h≈1.8×108 J，故D错误．故选C.
答案：C
2．图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示．下列说法正确的是(　　)


A．该交变电流的频率为0.5 Hz
B．该交变电流的有效值是10 A
C．t＝0.01 s时，穿过线圈的磁通量最大
D．该交变电流瞬时值表达式为i＝10cos 100πt(A)
解析：由图像可知，周期为T＝2×10－2 s，
则频率f＝＝50 Hz，故A错误；
由图像可知，电流的最大Im＝10 A，有效值I＝＝10 A，故B错误；
由题图乙可知t＝0.01 s时，感应电流最大，则此时穿过线圈的磁通量为零，故C错误；线圈转动的角速度为ω＝＝100π rad/s，
由图甲可知，t＝0时刻线圈位置垂直于中性面，则该交变电流瞬时值表达式为i＝10cos 100πt(A)，故D正确．故选D.
答案：D
3．(2022·山东卷)如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcos(100πt)．单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V．将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W．下列说法正确的是(　　)

A．n1为1 100匝，Um为220 V
B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A
C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz
D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s
解析：变压器的输入电压为220 V，原线圈的交流电的电压与时间成余弦函数关系，故输入交流电压的最大值为220 V，根据理想变压器原线圈与单匝线圈的匝数比为＝，解得原线圈为2 200匝，A错误；根据图像可知，当原线圈输入220 V时，BC间的电压应该为12 V，故BC间的线圈匝数关系有＝＝120，
BC间的线圈匝数为120匝，流过R的电流为IBC＝＝＝1 A，B错误；
若将R接在AB端，根据图像可知，当原线圈输入220 V时，AB间的电压应该为18 V．根据交流电原线圈电压的表达式可知，交流电的角速度为100π，故交流电的频率为f＝＝＝50 Hz，C错误；若将R接在AC端，根据图像可知，当原线圈输入220 V时，AC间的电压应该为30 V，根据欧姆定律可知，流过电阻R的电流为IAC＝＝ A＝2.5 A，
交流电的周期为T＝＝＝0.02 s，D正确．故选D.
答案：D
4．图甲所示为可拆变压器的零部件，其中铁芯B可以横向固定在铁芯A顶端形成闭合铁芯．原、副线圈的匝数分别为n1和n2，将它们分别套在铁芯A的两臂上，如图乙所示．某同学为测量原线圈的电阻，用合适挡位的欧姆表两表笔与原线圈的两接线柱连接，等指针稳定后读数．之后原线圈两端接正弦交流电源，测得原、副线圈两端的电压分别为U1和U2.下列说法正确的是(　　)

A．欧姆表两表笔与接线柱连接时，其示数逐渐增大最后稳定在一个值
B．欧姆表两表笔与接线柱断开时，原线圈两端的电压从稳定值逐渐减小
C．若不安装铁芯B在铁芯A上，则有U1∶U2>n1∶n2
D．将铁芯B安装到铁芯A上后，则有U1∶U2＝，U1∶U2>n1∶n2，故C正确；将铁芯B安装到铁芯A上后，形成闭合磁路，没有漏磁，则有U1∶U2＝n1∶n2，故D错误．故选C.
答案：C
5．某同学通过学习电磁感应的相关知识，利用实验室里的线圈自制了一个放大版的手机扬声器，装置如图所示．两个匝数不同的线圈A、B之间没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，线圈B与音响连接．为检验该装置是否能正常工作及其播放效果，现将线圈A插入线圈B中，则下列说法正确的是(　　)

A．因A、B两线圈之间未用导线连通，所以该扬声装置不可能发出声音
B．线圈B中产生变化的电流使音响发声
C．将A、B线圈互换，音响的播放效果不变
D．在A线圈中插入铁芯，音响的播放效果不变
解析：该装置的原理是互感，A、B线圈不需要用导线连通，故A错误；线圈B中产生变化的电流使音响发出高低不同的声音，故B正确；A、B两个线圈的匝数不同，根据电压与匝数成正比的关系可知将A、B线圈互换，感应电压变化，音响的播放效果发生变化，故C错误；在A线圈中插入铁芯，增加了磁感应强度，能够增大感应电压，音响的播放效果会更好，故D错误．故选B.
答案：B
6．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U1不变；升压变压器输出电压为U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4.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．U2>U3
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
解析：由图可知①接在火线和零线之间，为电压表，②接在同一条线上，测得是电流，为电流表，选项A错误；由于输电线上有电压降，所以U2>U3，选项B正确；仅将滑片Q下移，则输电电压U2增大，R不变，所以输电电流I2增大，而输电线损耗功率为ΔP＝Ir，
所以输电线损耗功率增大，选项C错误；凌晨时分，降压变压器的输出端用电量减少，电路中的电流减小，则输电线上的电压降减小，则降压变压器的输入电压增大，用户得到的电压变大，用户家的灯将变得更亮，选项D错误．故选B.
答案：B
7．某发电机的结构示意图如图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形导线圈，线圈在绕过铁芯M中心的固定转轴匀速转动．磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场，磁感应强度大小处处相等．若从线圈处于图示位置开始计时，设此时电动势为正值，图中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是(　　)


A　　　　　　　　　　　　B

C D
解析：由于磁感应强度大小处处相等，且线圈切割磁感线的线速度大小不变，所以线圈中感应电动势大小恒定，且每当线圈转至竖直位置时，感应电流方向发生一次改变，从图示位置开始计时，线圈再转过四分之一周期电流方向将改变，综上所述可知D正确．故选D.
答案：D
8．(多选)近年来，基于变压器原理的无线充电技术得到了广泛应用，其简化的充电原理图如图所示．发射线圈的输入电压为220 V、匝数为1 100匝，接收线圈的匝数为50匝．若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是(　　)

A．接收线圈的输出电压约为8 V
B．接收线圈与发射线圈中电流之比约为22∶1
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
解析：根据＝，
可得接收线圈的输出电压约为U2＝8 V，故A正确；
根据＝，可得＝.故B错误；变压器是不改变其交变电流的频率的，故C正确；由于穿过发射线圈的磁通量与穿过接收线圈的磁通量大小不相同，所以穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的不相同，故D错误．故选A、C.
答案：AC
9．(多选)如图为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则(　　)

A．保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将减小
B．保持U1及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率增大
C．保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将减小
D．保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大
解析：S由a转换到b时，n1减小，由＝，
可知U2增大，则P2＝，
随之增大，而P1＝P2，又P1＝I1U1，从而增大，A错误；S由b转换到a时，与上述情况相反，P2将减小，B错误；P上滑时，R增大，则P2＝，减小，又P1＝P2，P1＝I1U1，从而I1减小，C正确；U1增大，由＝，
可知，U2增大，则I2＝，随之增大，由＝，可知I1也增大．
答案：CD