专题15直流电路和交变电流备战2020高考物理2019届名校模拟好题分项版汇编教师版

1一．选择题1.（2019洛阳尖子生联考）如图所示，直线a、抛物线b和曲线c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断（）A．PE—U图象对应图线a，由图可知电源的电动势为9V，内阻为3ΩB．外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25WC．Pr—U图象对应图线b，由图可知电源的电动势为3V，内阻为1ΩD．PR—U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的电功率关系为PE=PR+Pr【参考答案】CD【命题意图】本题考查电功率随电压变化图象的理解、闭合电路欧姆定律、电功率其相关知识点。【易错警示】解答此题一定要区分理解电源总功率（PE=EI）、电源输出功率（PR=UI）和电源内阻发热功率（Pr=I2r）。2.（2019广东惠州第一次调研）机场规定“严禁携带额定能量超过160W·h的充电宝搭乘飞机”，下列说法正确的是A．机场限定的是充电宝的能量不能超过JB．160W·h相当于160kg的重物由静止下落1m时所具有的动能C．乘飞机可以携带标注容量为30000mA·h、输出电压为5V的充电宝一块D．容量为1200mA·h的充电宝，如果对外供电的电流为50mA，那么续航时间大约为24h2【参考答案】ACD【命题意图】本题考查电学知识的应用、充电宝、能量及其相关知识点。3．（2019四川成都摸底）如图，直线A为电源的U－I图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的U－I图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。由图像一定能确定的是A．电阻R1R2B．电源输出功率P甲P乙C．电源内阻消耗的功率Pr甲Pr乙D．电源效率η甲η乙【参考答案】C【命题意图】本题考查对电源的U－I图线和电阻的U－I图线的理解、电源电功率、电源内阻消耗电功率、电源效率及其相关知识点。【解题思路】【错误项分析】根据欧姆定律可知电阻R1R2，选项A错误；分别过电阻R1、R2的U－I图线与电源的U－I图线的交点作两坐标轴的垂线，由P=UI可知两垂线与坐标轴所围的面积等于用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙时电源的输出电功率，由于图象中坐标轴没有标出坐标值，不能判断出两电路电源输出电功率的大小，选项B错误；电源效率η=PP出总×100%，P总=EI，显然P总甲P总乙,若电源输出功率P甲=P乙，则电源效率η甲η乙，选项D错误。【正确项分析】电源内阻消耗的功率P内=I2r，由图象可知，I甲小于I乙，显然电源内阻消耗的功率Pr甲Pr乙，选项C正确。【知识拓展】将电阻或用电器接在电源两端，若已知在同一坐标系中电阻（或用电器）的伏安特性曲线和3电源的伏安特性曲线的交点坐标值，则该交点对应的坐标值的乘积等于电源输出电功率（或电阻或用电器消耗的电功率）。4.（2018海南高考物理）如图，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻rR，C为滑动变阻器的中点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是A.R2消耗的功率变小B.R3消耗的功率变大C.电源输出的功率变大D.电源内阻消耗的功率变大【参考答案】CD【命题意图】此题考查电路动态变化、电功率及其相关的知识点。5．（2018江苏高考物理）如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电．这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光．该电路（A）充电时，通过R的电流不变（B）若R增大，则充电时间变长（C）若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大（D）若E减小为85V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变4【参考答案】BCD【命题意图】本题考查电容器电路、电容器充电和放电及其相关知识点。【解题思路】充电时，通过R的电流逐渐减小，选项A错误；若R增大，充电的最大电流减小，充电时间变长，选项B正确；若C增大，电容器充电的电荷量增多，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大，选项C正确；若E减小为85V，电容器充满电后电压仍然大于闪光灯导通需要的电压，所以闪光灯闪光一次通过的电荷量不变，选项D正确。6．（2018高考全国理综III）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值为u0，周期为T，如图所示。则Q方:Q正等于A．1:2B．2:1C．1:2D．2:1【参考答案】D【命题意图】本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相关的知识点。【易错警示】解答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期T内产5生的热量与电压有效值，导致错选B；三是比值颠倒，导致错选C。7．（2018高考天津理综）教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机（内阻可忽略）通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的12，则A．R消耗的功率变为12PB．电压表V的读数为12UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变【参考答案】B8.（2019武汉调研）如图所示是交流发电机的示意图。线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是A.当线圈转到图甲位置时，磁通量的变化率最大6B.从图乙所示位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是i＝ImcosωtC.当线圈转到图丙位置时，感应电流最小D.当线圈转到图丁位置时，流经外电路的电流方向为E→F【参考答案】BC【命题意图】本题考查正弦交变电流的产生及其相关知识点。【解题策略】对于交流电产生问题，要注意中性面位置和垂直中性面位置。对于线框运动到中性面位置，穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率为零，产生的感应电动势和感应电流为零，以此位置为计时起点，则产生的感应电动势瞬时值表达式为初相位为零的正弦函数；对于线框运动到与中性面垂直的位置，穿过线框的磁通量最小为零，磁通量变化率最大，产生的感应电动势和感应电流最大，以此位置为计时起点，则产生的感应电动势瞬时值表达式为初相位为零的余弦函数。9．（2019四川成都摸底）如图，匀强磁场中，一单匝矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为e＝202sinl00πtV。下列说法正确的是A．该线框转动的频率是100HzB．该线框产生的交变电动势最大值是20VC．t＝0.005s时刻，线框平面与中性面重合D．t＝0.05s时刻，穿过线圈的磁通量变化率为0【参考答案】D【命题意图】本题考查正弦交变电流的产生、中性面及其相关知识点。【解题思路】【错误项分析】根据题述线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律为e＝202sinl00πtV可知，2πf=100π，解得：该线框转动的频率是f=50Hz，选项A错误；该线框产生的交变电动势最大值是202V，有效值为20V，选项B错误；t＝0.005s时刻，线框中产生的交变电动势瞬时值为e＝202sinl00πtV=202sin(l00π×0.005)V=202sin0.5πV=202V，此时线框平面与中性面垂直，磁通量7最小，磁通量变化率最大，选项C错误；【正确项分析】t＝0.05s时刻，线框中产生的交变电动势瞬时值为e＝202sinl00πtV=202sin(l00π×0.05)V=202sin5πV=0V，此时穿过线圈的磁通量变化率为0，线框平面与中性面重合，选项D正确。【方法归纳】矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，若已知线框中产生的交变电动势瞬时值随时间变化的规律（函数表达式或图像），可以得出交变电流变化的周期和频率、最大值和有效值，可以得出任意时刻的数值。正弦交变电流的最大值对应线框平面与中性面垂直，此时线框中磁通量为零，磁通量变化率最大；正弦交变电流的最小值（为零）对应线框平面与中性面重合，此时线框中磁通量最大，磁通量变化率最小（为零）。10.（2019武汉调研）如图所示，交流电流表A1、A2、A3分别与平行板电容器C、带铁芯的线圈L和电阻R串联后接在同一个交流电源上，三个电流表各有不同的读数。下列说法正确的是A.增大电源频率，A3读数增大B.增大电源频率，A2读数增大C.抽去线圈中的铁芯，A2读数增大D.增大电容器两极板之间的距离，A1读数增大【参考答案】C【命题意图】本题考查电阻、电感、电容对交变电流的影响及其相关知识点。【试题追踪】此题来源于2017海南物理第8题。原题为：如图，电阻R、电容C和电感L并联后，接入输出电压有效值、频率可调的交流电源。当电路中交流电的频率为f时，通过R、C和L的电流有效值恰好相等。若将频率降低为12f，分别用I1、I2和I3表示此时通过R、C和L的电流有效值，则A．I1I3B．I1I2C．I3I2D．I2=I38改编者将判断电流变化改为在电路中加接电流表，将电流频率变化增加为频率变化和元件结构变化，难度稍有增大。11.（2019广东惠州第一次调研）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为12:10:1nn，a、b两点间的电压为2202usin100Vπt（），R为可变电阻，P为用铅锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流为2A。为使保险丝不熔断，可变电阻R连入电路的最小阻值是A．1.12ΩB．1.1ΩC．11ΩD．112Ω【参考答案】B【命题意图】本题考查变压器变压公式、能量关系及其相关知识点。12．（2019四川成都摸底）如图甲，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2＝10：1，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、线圈电阻为2Ω的电动机M。原线圈输入的交流电压如图乙。闭合开关S，电动机正常工作，电流表示数为1A。下列判断正确的是A．副线圈两端的电压有效值为222VB．滑动变阻器R的接入电阻为10ΩC．电动机输出的机械功率为12WD．若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小9【参考答案】B【命题意图】本题考查正弦交变电流图象、变压器动态变化、含电动机电路及其相关知识点。【解题思路】【错误项分析】根据原线圈输入的交流电压图象可知，U1=220V，根据变压器变压公式可知，副线圈两端的电压有效值为U2=21nnU1=110×220V=22V，选项A错误；电动机输入电功率P=UI=12×1W=12W,电动机线圈热功率P热=I2r=12×2W=2W，由P=P热+P出，可得电动机输出的机械功率为P出=12W-2W=10W，选项C错误；若电动机突然卡住，电动机不在转动，不产生反电动势，电动机相当于一个2Ω的电阻，副线圈输出电流I=2URr=22102A=1.83A，副线圈输出电流增大，导致副线圈输出电功率增大，根据变压器输出电功率决定输入电功率可知，原线圈输入功率将变大，选项D错误。【正确项分析】题述电动机正常工作，电流表示数为1A，滑动变阻器分压UR=22V-12V=10V，根据欧姆定律，滑动变阻器R的接入电阻为R=UR/I=10Ω，选项B正确。【方法归纳】解答变压器问题要注意两点：一是输入电压决定输出电压，二是变压器输出电功率决定输入电功率。含电动机电路，电动机运转时产生反电动势，不能应用欧姆定律计算；电动机卡住不转动时，通过的电流大于正常工作电流，可以利用欧姆定律计算通过的电流，但是可能烧坏电动机。13（2018江苏高考物理）采用220kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为（A）55kV（B）110kV（C）440kV（D）880kV【参考答案】C【命题意图】本题考查电能输送及其相关知识点。点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，二．计算题1.(17分)如图所示，在倾角为θ=37°的绝缘斜面上固定光滑的正弦金属导轨MN.PQ，两导轨关于x轴对称，N、10Q两端点与