新教材2024届高考物理二轮专项分层特训卷第一部分专题特训练专题四电路和电磁感应考点1直流电路和交流电路（附解析）

专题四　电路和电磁感应考点1　直流电路和交流电路1.[2023·全国乙卷](多选)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源．测得接线柱之间的电压U12＝3.0V，U23＝2.5V，U34＝－1.5V．符合上述测量结果的可能接法是(　　)A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间2．[2023·浙江6月卷]我国1100kV特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直流，用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流．下列说法正确的是(　　)A．送电端先升压再整流B．用户端先降压再变交流C．1100kV是指交流电的最大值D．输电功率由送电端电压决定3.[2023·海南卷](多选)如图是工厂利用u＝220sin100πtV的交流电给36V照明灯供电的电路，理想变压器原线圈匝数为1100，下列说法正确的是(　　)A．电源电压有效值为220VB．交变电流的周期为0.02sC．副线圈匝数为180D．副线圈匝数为2404．[2023·湖南卷](多选)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示．大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上．线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R.磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场．大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直．线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡．假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(　　)A.线圈转动的角速度为4ωB．灯泡两端电压有效值为3nBL2ωC．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为 D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮5．[2023·辽宁卷]如图，空间中存在水平向右的匀强磁场，一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动，且始终平行于OP.导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是(　　)题组一　直流电路的分析6．[2023·北京市海淀区考试](多选)将一个表头G改装成多量程的电流表，通常有两种连接方式．如图甲所示的连接方式称作开路转换式(其中电阻R1＜R2).如图乙所示的连接方式称作闭路抽头式．两种连接方式在实际中均有使用，下列说法正确的是(　　)A.开路转换式中，开关S接1时的量程大于开关S接2时的量程B．开路转换式中，若电阻R1发生变化，则开关S接1、2对应的两个量程都会发生变化C．闭路抽头式中，抽头3对应的量程大于抽头4对应的量程D．闭路抽头式中，若电阻R3发生变化，则抽头3、4对应的两个量程都会发生变化7．[2023·上海浦东新区一模]四只完全相同的灯泡分别用图(a)、(b)两种方式连接，电路两端电压分别为6V和10V．当灯泡都正常发光时，R1、R2消耗的电功率分别为P1和P2，则(　　)A．P1＞P2B．P1＜P2C．P1＝P2D．无法确定8．(多选)如图所示的电路，其中光敏电阻R0随光照强度增加阻值减小，已知电源的电 动势和内阻恒定，当开关S闭合，改变光照强度且电路稳定后，下列说法正确的是(　　)A．当光照强度增加后，电流表示数增大B．当光照强度增加后，电容器电量减小C．当光照强度减小后，电容器电量减小D．当光照强度减小后，流过定值电阻R1的电流增大9.[2023·江苏省南京市六校联考]如图为汽车蓄电池供电简化电路图．汽车启动时先闭合开关S1，车灯亮，再闭合开关S2，电动机工作，启动发动机，车辆启动完成，断开S2.下列说法正确的是(　　)A．闭合S2时车灯变亮B．闭合S2时电流表示数变小C．闭合S2时电压表的示数变化与电流表的示数变化之比不变D．断开S2时电源效率变小题组二　交流电路的分析和计算10．如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴OO′匀速转动．已知线框电阻R，转动周期T，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图，如图乙所示．则下列说法正确的是(　　)A．时刻，线框平面位于中性面B．感应电流的有效值为C．到T过程中，线框中平均感应电动势为零D．线框转动半周，线框中产生的热量为11．[2023·辽宁省大连市一模]钳形电流表是电机运行和维修工作中最常用的测量仪表之一，其工作部分主要由一只电流表和电流互感器组成．电流互感器的铁芯制成活动开口，且成钳形，用手柄来控制开合，图1、图2为此电流表的实物图和内部结构图，则下列说法正确的是(　　) A．测电流时，若钳口闭合不紧密对电流的测量值会有影响B．测电流时，需要将此钳形电流表串接在电路中C．测电流时，钳形电流表相当于降压变压器D．如果被测导线中的电流过大，可以在钳形口处将导线多绕几圈进行测量12．[2023·天津市河东区模拟]近年来，我国环形变压器从无到有，已形成相当大的生产规模，广泛应用于计算机、医疗设备、家电设备和灯光照明等方面，如图甲所示．环形变压器与传统方形变压器相比，漏磁和能量损耗都很小，可视为理想变压器．如图乙所示的环形变压器原线圈匝数n1＝880匝，副线圈接一个“12V　22W”的照明电灯，电压表与电流表均为理想交流电表．原线圈两端的交流电压随时间变化的关系图像如图丙所示，最大值Um＝220V，此时照明电灯恰好正常发光．则(　　)A.副线圈匝数为n2＝34匝B．该交流电的方向每秒改变50次C．此时电流表的读数为0.1AD．在t＝1.5×10－2s时刻，电压表的示数为零13．[2023·湖北省联考]如图甲、乙、丙、丁四幅电流时间图像，下列说法正确的是(　　)A．图甲中电流的有效值为2AB．图乙中电流的有效值为2AC．图丙中电流的有效值为2A D．图丁中电流的有效值为5A14．[2023·安徽省安庆市联考](多选)如图所示为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器为理想变压器，发电机输出电压不变，输出功率为P1、升压变压器输出电压为U2、输电线损失功率为Pr、降压变压器输出电压为U4，当并入电路的用电器增多时(　　)A．P1变大B．U2变大C．Pr变大D．U4变大15.[2023·上海市模拟]在如图所示的电路中，已知电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值．闭合电键S，在滑动变阻器的滑片P由最右端向左滑动的过程中，下列说法中正确的是(　　)A.电压表V1的示数先变大后变小，电流表A1的示数不变B．电压表V1的示数先变小后变大，电流表A1的示数变小C．电压表V2的示数先变大后变小，电流表A2的示数先变大后变小D．电压表V2的示数先变小后变大，电流表A2的示数先变小后变大16.[2023·重庆市联考质量检测]某同学在研究电容的充放电过程中，产生了一个新奇的想法：不管什么电路，总可以定义一个“等效电阻”，该“等效电阻”等于电路两端电压与流过该段电路总电流的比值．如图所示电路，定值电阻R1和R2的阻值均为6Ω，初始电容C不带电，在刚闭合开关S的瞬间，按照该同学的定义，外电路“等效电阻”为(　　)A．0ΩB．3ΩC．6ΩD．12Ω17．[2023·广东省广雅中学考试]角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其简化结构如图所示．当系统绕转轴OO′转动时，元件A在光滑直杆上发生位移并输出相应的无线电压信号U，成为飞机、卫星等制导系统的信息源．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，当系统(包括电路系统)以角速度ω转动时(　　)A．流过电源E的电流随角速度的增大而增大B．流过电源E的电流随角速度的增大而减小 C．弹簧的伸长量为x＝D．输出电压U与ω的函数式为U＝18．[2023·山东省烟台市考试]如图所示，空间存在一垂直纸面的有界匀强磁场，规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度B与时间t的关系如图甲所示，其中前半个周期为正弦函数关系，后半个周期为线性函数关系．现将一电阻值为2Ω的矩形线圈abcd平行纸面放入该磁场中，位置如图乙所示，线圈ad、bc边的中点恰好处在磁场的右边界，已知线圈ab边长为10cm，bc边长为20cm，则线圈产生的交变电流的有效值为(　　)A．AB．AC．AD．A19．[2023·山东省菏泽市模拟](多选)如图所示的交变电路中，M、N间接u＝60sin100πt(V)的交流电，变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，定值电阻R1＝10Ω，R2＝2Ω，两表均为理想交流电表．则下列说法正确的是(　　)A.开关闭合时，电流表的示数为1.2AB．开关闭合时，电压表的示数为10VC．开关闭合时，R1与R2消耗的电功率之比为1∶1D．开关断开时，电压表示数为12V20．[2023·重庆沙坪坝模拟]如图甲所示是某发电机的示意图．使线圈a沿轴线做简谐运动，线圈a中产生的感应电动势随时间变化的关系如图乙所示．线圈a连接原、副线圈匝数比为1∶10的理想变压器，其输出端接充电设备．线圈a及导线的电阻不计．则(　　)A．变压器输出电流的频率为10HzB．充电设备两端的电压有效值为5V C．其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同D．其他条件不变，仅增大线圈a简谐运动的频率，充电设备两端的电压最大值不变21．[2023·江苏省盐城市模拟]如图所示，一理想自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压，在输出端连接了理想交流电压表、灯泡和滑动变阻器R，则(　　)A．仅将Q向下移动时，灯泡的亮度变小B．仅将Q向下移动时，电流表的读数变大C．仅将P沿顺时针方向移动时，电压表的读数不变D．仅将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变小[答题区]题号1234567891011答案题号12131415161718192021答案 考点1　直流电路和交流电路1．解析：由题意知，U12＝φ1－φ2＝3V，U23＝φ2－φ3＝2.5V，U34＝φ3－φ4＝－1.5V，联立可得φ1>φ2>φ4>φ3，在电路中电流从高电势流向低电势，所以1接电源正极，3接电源负极，故AB错误，CD正确。故选CD.答案：CD2．解析：升压和降压都需要在交流的时候才能进行，故送电端应该先升压再整流，用户端应该先变交流再降压，故A正确，B错误；1100kV指的是交流电的有效值，故C错误；输电的功率是由用户端负载的总功率来决定的，故D错误．故选A.答案：A3．解析：由交流电的表达式可知，该交流电有效值为220V，A错；交流电的周期T＝＝0.02s，B对；根据理想变压器的变压规律有＝，代入数据得n2＝＝180，C对，D错．答案：BC4．解析：大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据v＝ωr，根据题意可知大轮与小轮半径之比为4∶1，则小轮转动的角速度为4ω，线圈转动的角速度为4ω，A正确；线圈产生感应电动势的最大值Emax＝nBS·4ω，又S＝L2，联立可得Emax＝4nBL2ω，则线圈产生感应电动势的有效值E＝＝2nBL2ω，根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为U＝＝nBL2ω，B错误；若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值E′max＝8nBL2ω，此时线圈产生感应电动势的有效值E′＝＝4nBL2ω，根据电阻定律R′＝ρ，可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值U′＝＝，C正确；若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据v＝ωr可知小轮和线圈的角速度变小，根据E＝，可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，D错误．故选AC.答案：AC5．解析：如图所示，设导体棒匀速转动的速度为v，导体棒从A到B过程，棒转过的角度为θ，则导体棒垂直磁感线方向的分速度为v⊥＝vcosθ，根据右手定则可知，u＝BLv⊥，可知导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像为余弦图像．故选C.答案：C6．解析：改装后电流表的量程I＝Ig＋，则并联的电阻越小，量程越大，因R1＜R2，则开路转换式中，开关S接1时的量程大于开关S接2时的量程，A正确；开路转换式中，若电阻R1发生变化，则开关S接1时对应的量程会发生变化，而开关S接2 时对应的量程不会发生变化，B错误；闭路抽头式中，接抽头3时并联的电阻只有R3，而接抽头4时并联的电阻有R3和R4，则抽头3对应的量程大于抽头4对应的量程，并且若电阻R3发生变化，则抽头3、4对应的两个量程都会发生变化，C、D正确．答案：ACD7．解析：灯泡都正常发光，根据电路结构，两电路总电流关系为I1＝2I2，电路总功率分别为U1I1＝P1＋2PL，U2I2＝P2＋2PL，得P1－P2＝2U1I2－U2I2＞0，即P1＞P2，A正确．答案：A8．解析：当光照强度增加后，光敏电阻R0阻值减小，回路总电阻减小，总电流增加，电流表示数增加，A项正确；电源内阻和定值电阻R3的电压增加，电阻R1的电压电流都减小，则R2的电流电压都增加，电容器两板间电压变大，则二极管导通对电容器充电，电容器电量增加，B项错误；当光照强度减小后，光敏电阻R0阻值增加，同理电流表示数减小，定值电阻R3的电压电流都减小，电阻R1的电压电流增加，则R2的电流电压都减小，如果没有二极管电容器的电量将减小，由于二极管的单向导电性，电容器电量不变，C项错误，D项正确．答案：AD9．解析：闭合S2时，电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知总电流变大，电流表示数变大，电源内电压变大，路端电压变小，所以车灯变暗，A、B项错误；根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，即＝r，所以闭合S2时不变，C项正确；断开S2时，电路总电阻变大，则电路总电流变小，电源内电压变小，路端电压变大，而电源效率为η＝×100%＝×100%，所以η变大，D项错误．答案：C10．解析：由图乙可知，时刻，磁通量为0，则线框平面位于与中性面垂直的平面，A项错误；线圈转动过程中，感应电动势的最大值为Em＝BSω＝Φm·，感应电流的最大值为Im＝＝，有效值为I＝＝，B项正确；由法拉第电磁感应定律可得，到T过程中，线框中平均感应电动势为＝＝＝，C项错误；线框转动半周，线框中产生的热量为Q＝I2R·＝，D项错误．答案：B11．解析：测电流时，若钳口闭合不紧密则会出现漏磁现象，对电流的测量值会有影响，A项正确；测电流时，只需要打开钳口将导线圈入其中即可，不需要将此钳形电流表串接在电路中，B项错误；该电表原线圈为单匝，属于升压变压器，C项错误；在钳形口处将导线多绕几圈即n1变大，由I2＝I1，此时电表示数将更大，D项错误．答案：A12．解析：交流电周期为T＝2×10－2s，1个周期电流方向改变2次，1s内包含50个周期，方向改变100次，B项错误；输入电压的有效值U1＝V＝220V ，照明电灯正常发光，副线圈的电压U2＝12V，根据＝，解得n2＝48匝，A项错误；原副线圈功率相等，根据P＝U1I1，解得I1＝0.1A，C项正确；电压表示数为有效值，恒为12V，D项错误．答案：C13．解析：图甲中，根据电流的热效应有IRT＝()2R·，解得I有＝2A，A项错误；图乙中，根据电流的热效应有IRT＝()2R·＋42R·，解得I有＝2A，B项正确；图丙中，根据电流的热效应有IRT＝()2R·，解得I有＝2A，C项错误；图丁中，根据电流的热效应有IRT＝62R·＋42R·，解得I＝A，D项错误．答案：B14．解析：当并入电路的用电器增多时，用电器消耗功率增大，则电源输出功率P1变大，A正确；根据＝，发电机输出电压和升压变压器线圈匝数均不变，则升压变压器输出电压U2不变，B错误；由P2＝U2I2得，升压变压器输出功率变大，则输电线的电流变大，由Pr＝Ir，输电线损失功率Pr变大，C正确；降压变压器的输入电压为U3＝U2－I2r，又＝可知，降压变压器的输入电压和输出电压均减小，D错误．答案：AC15．解析：滑片P由滑动变阻器的右端向左端滑动的过程中，电阻R0的左半部分与R1串联，然后与R0的右半部分并联，并联电阻先变大后变小，所以电路总电阻R总先变大后变小，电源电动势不变，电路电流I＝先变小后变大，即电流表A2的示数先变小后变大，电阻R2不变，电压表V2的示数U2＝IR2，先变小后变大，根据闭合回路欧姆定律得U1＝U－Ir，所以U1先变大，后变小；电流I先变小后变大，电阻R2与r不变，所以电压U2r＝I(R2＋r)，先变小后变大，并联电压U并＝U－U2r，先变大后变小，电阻R1所在支路电阻R1支路逐渐减小，通过的电流I1支路增大，而I2＝I－I1支路，所以电流表A1示数变小，D项正确．答案：D16．解析：初始电容C不带电，在刚闭合开关S的瞬间，电容两端的电压为零，故R2两端的电压为零，经过的电流为零，回路中的路端电压等于R1两端的电压，电流大小等于R1的电流．故按照该同学的定义，外电路“等效电阻”为R1阻值6Ω，C正确．答案：C17．解析：系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关，A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，求得x＝，C错误；输出电压U＝E＝E，求得U＝，D正确．答案：D18．解析：由图甲可知，在0～ 周期内，磁感应强度随时间按正弦规律变化，线圈中产生的感应电动势也按正弦规律变化，在0～时间，线圈中产生的感应电动势最大值为Em＝BmSω＝2××20×10×10－4×100π(V)＝2π(V)，电流的有效值为I1＝＝＝A＝A；在～T时间内，线圈中产生的感应电动势为E2＝＝S＝××20×10×10－4V＝2V，线圈中的电流为I2＝＝A＝1A，可得线圈中产生的交变电流的有效值为I＝＝A＝A，A项正确，B、C、D三项错误．答案：A19．解析：交流电压有效值U＝V＝60V，开关闭合时，原线圈输出功率P1＝(U－IR1)I，副线圈输出功率P2＝＝，P1＝P2，联立解得I＝1A，A项错误；开关闭合时，电压表的示数为U2＝＝10V，B项正确；开关闭合时，R1与R2消耗的电功率之比为＝＝，C项错误；开关断开时，电压表示数为U′＝＝12V，D项正确．答案：BD20．解析：根据图像可知线圈产生的交流电的周期为0.2s，所以交流电的频率为f＝＝5Hz，变压器不能改变交流电的频率，所以变压器输出电流的频率为5Hz，A错误；根据图像可知线圈产生的交流电的最大值为0.5V，有效值为U有＝＝V，根据原副线圈匝数与电压的关系，可得充电设备两端的电压有效值为＝⇒U2＝V，B错误；变压器的输出功率由副线圈决定，所以在其他条件不变，对不同规格的充电设备充电，变压器输入功率可能不同，C正确；线圈产生的最大电压为Um＝NBSω＝2πfNBS，其他条件不变，仅增大线圈a简谐运动的频率，线圈产生的最大电压变大，所以充电设备两端的电压最大值变大，D错误．答案：C21．解析：自耦变压器线圈右端加有效值恒定的交变电压，匝数比不变，则副线圈电压不变，仅将Q向下移动时，灯泡两端的电压不变，所以灯泡的亮度不变，滑动变阻器R阻值变小，所以流过滑动变阻器的电流变大，副线圈总电流变大，则原线圈电流也变大，A项错误，B项正确；仅将P沿顺时针方向移动时，原线圈匝数变小，则副线圈电压变大，电压表的读数变大，副线圈总电阻不变，则副线圈总电流变大，所以原线圈电流也变大，电流表的读数应该变大，C、D两项错误．答案：B