2022年高考物理二轮复习“直流电路与交流电路”学前诊断

2022年高考物理二轮复习“直流电路与交流电路”学前诊断考点一交流电的产生及描述C导体棒运动到图示虚线位置时，导体棒的瞬时电流从C到DD导体棒上消耗的热功率为0.2 W解析：选B当导体棒切割磁感线时，产生的感应电动势为EBLv，由于有效切割长度按正弦规律变化，且当磁场反向时，感应电流反向，故这个过程产生正弦式交流电，导体棒有效切割长度最长等于 m，交流电的最大值是：EmBLv11 V V，有效值为E1 V，由于导体棒接入电路的有效长度为总长度一半，所以接入电路电阻为10 ，定值电阻也为10 。则电压表的示数为UE0.5 V，选项B正确。电流表的示数为I A0.05 A，选项A错误。导体棒运动到图示虚线位置时，磁感应强度等于0，瞬时电流等于0，选项C错误。导体棒上消耗的热功率为PrI2r0.05210 W0.025 W，选项D错误。2考查交流电的产生及瞬时值、平均值多选小型发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，bc边长度为L1，磁极间的磁场可视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈以角速度绕OO匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，下列说法正确的是()Aab边长度为LB产生的交变电流的周期是2C若从中性面开始计时，则发电机的感应电动势的瞬时值表达式为e2Ne0sin tD发电机线圈从垂直中性面位置转动90的过程中，产生的感应电动势的平均值是解析：选AC由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，由e0BLvBL，解得L，选项A正确；T，选项B错误；对单匝矩形线圈，其感应电动势最大值为2e0，发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总感应电动势最大值为2Ne0，从中性面开始计时，则感应电动势的瞬时值表达式为e2Ne0sin t，选项C正确；发电机线圈从垂直中性面位置转动90的过程中，磁通量变化量为BLL1，时间t，产生的感应电动势平均值是N，选项D错误。3考查交流电的四值及应用电动机的内电阻r2 ，与R8 的电阻串联接在线圈上，如图所示。已知线圈面积为 m2，共100匝，线圈的电阻为2 ，线圈在B T的匀强磁场中绕OO以转速n600 r/min匀速转动，在合上开关S后电动机正常工作时，电压表的示数为100 V。则下列说法正确的是()A电路中电流的最大值为5 AB电路中电流的最大值为10 AC电动机正常工作时的输出功率为1 000 WD电动机正常工作时的输出功率为800 W解析：选B线圈的角速度20 rad/s，电动势的最大值EmNBS200 V，有效值E200 V，电路中的电流I10 A，电流的最大值为Im10 A，选项A错误，B正确；电动机正常工作时的输出功率为P出UII2r800 W，选项C、D错误。考点二直流电路的动态分析4.考查直流电路中的电流表、电压表示数变化分析在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，三个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2表示。下列判断正确的是()AI减小，U1增大BI减小，U2增大CI增大，U1增大 DI增大，U2增大解析：选B闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻R增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I总减小，路端电压U增大。R3的电压等于路端电压，则流过R3的电流I3增大。流过电流表的电流II总I3，I总减小，I3增大，I减小，R1的电压减小，即电压表V1的示数U1减小。电压表V2示数U2UU1，U增大，U1减小，则U2增大。所以，I减小，U1减小，U2增大。故B正确。5考查含容电路的动态问题分析如图所示电路中，电流表A和电压表V均可视为理想电表。现闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动，下列说法正确的是()A电流表A的示数变小，电压表V的示数变大B小灯泡L变亮C电容器C上电荷量减少D电源的总功率变大解析：选A闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流I减小，则小灯泡L变暗，电流表A的示数变小。电压表的示数UEI(RLr)，I减小，其他量不变，则U增大，即电压表V的示数变大。故A正确，B错误。电容器的电压等于变阻器两端的电压，即等于电压表的示数，U增大，由QCU，知电容器C上的电荷量增大，故C错误。电源的总功率PEI，I减小，则电源的总功率变小，故D错误。6考查电流、电压变化的极值问题多选如图所示的电路中，电源内阻忽略不计，R1R2R3R。闭合开关S，电压表V的示数为U，电流表A的示数为I。在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中，电压表V的示数变化大小为U，电流表A的示数变化大小为I，下列说法正确的是()AU先变小后变大BI先变大后变小CU与I的比值保持不变DU与I的乘积先变小后变大解析：选CD将R3等效为电源的内阻，由题图可知电压表测量的是等效电源的路端电压，滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中，电路总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律，电路总电流先减小后增大，即电流表示数先变小后变大，则R3两端的电压先减小后增大，所以电压表的读数先变大后变小，故A、B错误；U与I的比值始终等于等效电源的内阻，即R3，故C正确；滑片P在a或b端时，I1，U1I1R，U1I1，在a、b正中间时，I2，U2I21.25R，U2I2，可见U与I的乘积先变小后变大，故D正确。7考查电表示数变化量大小的比较如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，闭合开关S后，将滑动变阻器R0的滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为U1、U2、U3，理想电流表A示数变化量的绝对值为I，则()AA的示数减小B.rCU1U2D电源的输出功率逐渐减小解析：选B根据理想电压表内阻无穷大，相当于断路，理想电流表内阻为零，相当于短路，所以R与变阻器R0串联，电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和滑动变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片向下滑动时，变阻器的阻值变小了，电路的总电阻减小了，电流变大，所以A的示数变大，故A错误；根据欧姆定律，U3EI(Rr)，则有Rrr，故B正确；R，r，Rr，所以U1U2，故C错误；当内外电阻相等时，电源的输出功率最大。由于外电阻大于电源内阻，当滑片向下滑动时，外电阻减小，外电阻越来越接近内电阻，电源的输出功率逐渐增大，故D错误。考点三交流电路的动态分析8.考查变压器负载变化引起的动态变化问题多选每到夜深人静的时候我们就会发现灯泡比睡觉前要亮，其原因在于大家都在用电时，用电器较多，利用如图模拟输电线路，开关的闭合或者断开模拟用户的变化，原线圈输入50 Hz的220 V交流电，则下列分析正确的是()A定值电阻相当于输电线电阻B开关闭合，灯泡L1两端电压升高C开关闭合，原线圈输入功率增大D开关断开，副线圈电压增大解析：选AC原、副线圈匝数和电压成正比，由于匝数比值不变，原线圈输入电压也不变，所以副线圈电压不会变化，选项D错误。家庭电路用电器之间为并联关系，用户较多时，并联支路增多，相当于开关闭合，而与之串联的定值电阻，实际是等效输电线的电阻，选项A正确。开关闭合副线圈总电阻变小，总电流变大，定值电阻分电压增多，并联电压变小，即灯泡L1两端电压减小，选项B错误。副线圈电压不变电流增大，副线圈电功率增大，根据能量守恒，原线圈电功率也增大，选项C正确。9考查变压器负载及副线圈匝数变化引起的动态变化多选如图所示，可调理想变压器原线圈接交流电，副线圈通过滑动触头P可改变其匝数。下列说法正确的是()A仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变大B仅增大R的阻值，通过灯泡L的电流将变小C仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变大D仅将滑动触头P向下滑动，灯泡L两端的电压将变小解析：选BD仅增大电阻R时，由于匝数不变，输出电压不变，则由欧姆定律可知，通过灯泡的电流变小，故A错误，B正确；滑动触头向下滑动时，输出端匝数减小，则输出电压变小，灯泡两端的电压变小，故C错误，D正确。10考查变压器原线圈匝数及负载变化引起的动态变化多选一个理想变压器，开始时开关S接1，此时原、副线圈的匝数比为91。一个理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，此时滑动变阻器接入电路的阻值为10 ，如图甲所示。原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电。则下列判断正确的是()A电压表的示数为4 VB滑动变阻器消耗的功率为0.8 WC若将开关S由1拨到2，同时滑动变阻器滑片向下滑动，电流表示数将变大D若将二极管用导线短接，电流表示数加倍解析：选BD原线圈交流电压的有效值为：U1 V36 V，根据电压与匝数成正比，得：U2U14 V，二极管具有单向导电性，根据电流的热效应有：T，解得：U2 V2 V，即电压表示数为2 V，故A错误；滑动变阻器消耗的功率为：P W0.8 W，故B正确；将开关S由1拨到2，同时滑动变阻器滑片向下滑动，根据电压与匝数成正比，副线圈电压变小，滑动变阻器电阻变大，输出功率变小，输入功率变小，根据P1U1I1，电流表示数将变小，故C错误；若将二极管用导线短接，输出功率加倍，输入功率加倍，电流表示数加倍，故D正确。11考查变压器动态变化中的极值问题多选如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为n1n2551，原线圈接入电压u220sin 100t(V)的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是()A副线圈中交变电流的频率为100 HzBt0.02 s时，电压表的示数为4 VC电流表的示数先变小后变大D电流表的示数先变大后变小解析：选BC由电压公式知交流电的100，则频率f Hz50 Hz，故A错误；原线圈两端的输入电压有效值为220 V，由电压与匝数成正比知，所以副线圈两端电压为：U2U1220 V4 V(即为电压表的示数)，故B正确；由题图可知，滑动变阻器的上下两部分并联后与R串联，根据串并联电路的电阻可知，当滑片P位于中间位置时，并联电阻的电阻值最大，所以当滑动变阻器的滑动触头P从最上端滑到最下端的过程中，电路中的总电阻先增大后减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流值将先减小后增大。变压器的输出电流先减小后增大，则输入的电流也是先减小后增大，即电流表的示数先变小后变大，故C正确，D错误。考点四变压器与远距离输电问题12.考查变压器的工作原理与感抗、容抗如图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1t2时间内()A电流表A1的示数比A2的小B电流表A2的示数比A1的小C电流表A1和A2的示数相同D电流表的示数都不为零解析：选C原线圈中磁场如题图乙所示变化，则原线圈中的磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流，因线圈电阻不计，故线圈L对恒定电流没有阻碍作用，所以电流表A1和A2的示数相同，而电容器“通交流、隔直流”，所以电流表A3的示数为0。只有C正确。13考查远距离输电的构造、原理多选某同学在实验室中研究远距离输电。由于输电线太长，他将每100米导线卷成一卷，共卷成8卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)。第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为P1。第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器T1与学生电源相连，其原、副线圈的匝数比为n1n2，理想变压器T2与用电器相连，测得输电线上损失的功率为P2。下列说法正确的是()A前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C若输送功率一定，则P2P1n12n22D若输送功率一定，则P2P1n1n2解析：选BC变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，A错误；实验可以证明，减小输电电流可以减小远距离输电的能量损失，B正确；第一次输电时，P1I12R2R，第二次输电时，P2I22R，又I2，U2U1可得：P2R，故，C正确，D错误。14考查远距离输电的相关计算多选如图所示，(a)是远距离输电线路的示意图，变压器均为理想变压器。(b)是用户内部电路图，由1 000个完全相同的电阻并联。(c)是某个电阻的电流随时间变化的图像。已知升压变压器原、副线圈的匝数比为1100，降压变压器原、副线圈的匝数比为101，远距离输电线的总电阻为r20 ，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，不考虑降压变压器与用户间导线的电阻。则()A发电机的输出功率是4106 WB升压变压器的输入电压是400 VC降压变压器的输入电压是40 000 VD用户电路中每个电阻的阻值是3 800 解析：选ABD用户电路中通过每个电阻的电流有效值I1 A，降压变压器的输出电流I4nI1 000 A，升压变压器的输出电流I2、输电线上的电流I线、降压变压器的输入电流I3相等，输电线上的电流I线I2I3I4100 A，输电线上损失的电功率PI线2r2105 W，发电机的输出功率也就是输电功率P14106 W，A正确；升压变压器的输入电流I1I210 000 A，升压变压器的输入电压U1400 V，B正确；升压变压器的输出电压U2U140 000 V，降压变压器的输入电压U3U2I线r38 000 V，C错误；降压变压器的输出电压U4U33 800 V，每个电阻的阻值是R3 800 ，D正确。