十一、恒定电流 交变电流-【步步高·考前三个月】2025年高考物理复习讲义课件（苏京）（课件PPT+word教案）

经典重现　考题再现 十一、恒定电流　交变电流 1.(2021·江苏卷·2)有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器，在2 ms内细胞膜两侧的电势差从-70 mV变为30 mV，则该过程中跨膜电流的平均值为 A.1.5×10-7 A B.2×10-7 A C.3.5×10-7 A D.5×10-7 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 √ 11 10 根据Q=CU，可知ΔQ=CΔU=1×10-8×(30+70)×10-3 C=1×10-9 C，则该过程中跨膜电流的平均值为I== A=5×10-7 A，故选D。 2.(2024·湖北卷·5)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为 A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个 灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据P=，可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2，故选C。 3.(2020·全国卷Ⅰ·17)图(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 √ 1 2 3 4 5 6 电阻R两端的电压UR=IR，其中I为线路上的充电电流或放电电流。对电容器，Q=CUC，而I==C，由UC-t图像知：1~2 s内，电容器充电，令I充=I；2~3 s内，电容器电压不变，则电路中电流为0；3~5 s内，电容器放电，则I放=，结合UR=IR可知，电阻R两端的电压随时间的变化图像与A对应。 7 8 9 11 10 1 2 3 4 5 6 4.(2020·江苏卷·6改编)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时 A.车灯的电流变大 B.路端电压变大 C.电路的总电流变小 D.电源的总功率变大 √ 7 8 9 11 10 汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B、C错误； 由P=IE知电源的总功率变大，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 5.(2024·广东卷·1)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是 A.该交流电的频率为100 Hz B.通过电阻电流的峰值为0.2 A C.电阻在1秒内消耗的电能为1 J D.电阻两端电压表达式为u=10sin (100πt) V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 √ 1 2 3 4 5 6 由题图可知交流电的周期为0.02 s，则频率 为f==50 Hz，故A错误； 根据题图可知电压的峰值为10 V， 根据欧姆定律，电流的峰值Im===0.2 A，故B错误； 电流的有效值为I==0.2 A 所以电阻在1秒内消耗的电能W=I2Rt=0.22×50×1 J=2 J，故C错误； 根据题图可知电阻两端电压表达式为 u=Umsin ωt=Umsin (t)=10sin (100πt) V，故D正确。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 6.(2022·江苏卷·2)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1=2 Ω，R2=3 Ω，R3=2 Ω，R4=4 Ω，电源电动势E=12 V，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是 A.R1 B.R2 C.R3 D.R4 7 8 9 √ 11 10 6 1 2 3 4 5 由电路图可知，R3与R4串联后与R2并联，再与R1 串联。并联电路部分的等效电阻为R并= =2 Ω，由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流即 经过R1的电流为I1=I==3 A，并联部分各支路电流大小与电阻成反比， 则I2=I=I=2 A，I3=I4=I=I=1 A，四个灯泡的实际功率分别为P1=R1=18 W，P2=R2=12 W，P3=R3=2 W，P4=R4=4 W，故四个灯泡中消耗功率最大的是R1，故A正确，B、C、D错误。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 7 8 9 7.(2021·福建卷·3)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是 A. 增大， 不变， 增大 B. 增大， 减小， 增大 C. 增大， 增大， 减小 D. 增大， 不变， 减小 11 10 √ 6 1 2 3 4 5 7 8 9 11 10 由题知 不变，根据变压器原理可知 不变，当住户使用的用电器增加时，变压器副线圈输出功率变大，则副线圈的电流增大， 增大， 不变， 减小，根据变压器原理可知， 增大，选项D正确。 6 1 2 3 4 5 8.(2020·浙江7月选考·11)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW，发电机的电压U1=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是 A.发电机输出的电流I1=40 A B.输电线上的电流I线=625 A C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11 D.用户得到的电流I4=455 A √ 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 发电机输出电流I1== A=400 A，故A错误； 输电线上损失的功率P线= R线=5 kW，所以I线==25 A，故B错误； 用户得到的功率P4=P-P线=(100-5) kW=95 kW，则I4== A= A≈432 A，即用户得到的电流为432 A，故==，故C正确，D错误。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 9.(2016·全国卷1·16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω， 为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该 变压器原、副线圈匝数比为 A.2 B.3 C.4 D.5 7 8 9 11 10 √ 6 1 2 3 4 5 设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器电流与匝数成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI。根据变压器的输入功率等于输出功率得UI-I2R1=(kI)2(R2+R3)，4UI-(4I)2R1=(4kI)2R2，联立两式代入数据解得k=3，选项B正确。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 10.(2020·山东卷·5)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为 7 8 9 10 11 A.1 Ω B.5 Ω C.6 Ω D.8 Ω √ 6 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 由题图乙可得U1=220 V，由=得U2=30 V， 灯泡正常工作时，UL=24 V，I== A=1.6 A R1两端电压UR1=U2-UL=30 V-24 V=6 V 通过R1的电流I1==0.6 A 通过R的电流IR=I-I1=1 A 由欧姆定律得R+R2== Ω=6 Ω 可解得R=1 Ω，选项A正确。 6 1 2 3 4 5 11.(2021·湖南卷·6)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变 电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是 A.L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B.L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C.L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D.L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 7 8 9 11 10 √ 21 设滑片为p，副线圈的总电阻为R2，则有 =+， 解得R2== 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻R2先增大后减小，根据等效电阻关系有 R等===()2=()2R2 6 1 2 3 4 5 7 8 9 11 10 22 则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有 I1=，I2=I1 I1先减小后增大，I2先减小后增大，则L1先 变暗后变亮。 根据U1=U-I1R0，U2=U1 由于I1先减小后增大，则副线圈的电压U2先增大后减小，通过L2的电流为IL2=， 6 1 2 3 4 5 7 8 9 11 10 23 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，Rpb逐渐减小，副线圈的电压U2增大过程中 IL2增大；在副线圈的电压U2减小过程中，通过R0的电流为IR0=， Rap逐渐增大，则IR0减小，则IL2增大，所以L2一直变亮，故选A。 6 1 2 3 4 5 7 8 9 11 10 24 $$ 十一、恒定电流　交变电流 1.(2021·江苏卷·2)有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器，在2 ms内细胞膜两侧的电势差从-70 mV变为30 mV，则该过程中跨膜电流的平均值为(　　) A.1.5×10-7 A B.2×10-7 A C.3.5×10-7 A D.5×10-7 A 答案　D 解析　根据Q=CU，可知ΔQ=CΔU=1×10-8×(30+70)×10-3 C=1×10-9 C，则该过程中跨膜电流的平均值为I== A=5×10-7 A，故选D。 2.(2024·湖北卷·5)在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍。假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为(　　) A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4 答案　C 解析　两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大，二极管导通则短路并联的灯泡，此时另一个灯泡与电源串联，根据电路图可知在一个完整的周期内，两个灯泡有电流通过的时间相等都为半个周期，电压有效值相等，则根据P=，可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2，故选C。 3.(2020·全国卷Ⅰ·17)图(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是(　　) 答案　A 解析　电阻R两端的电压UR=IR，其中I为线路上的充电电流或放电电流。对电容器，Q=CUC，而I==C，由UC-t图像知：1~2 s内，电容器充电，令I充=I；2~3 s内，电容器电压不变，则电路中电流为0；3~5 s内，电容器放电，则I放=，结合UR=IR可知，电阻R两端的电压随时间的变化图像与A对应。 4.(2020·江苏卷·6改编)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　) A.车灯的电流变大 B.路端电压变大 C.电路的总电流变小 D.电源的总功率变大 答案　D 解析　汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B、C错误；由P=IE知电源的总功率变大，故D正确。 5.(2024·广东卷·1)将阻值为50 Ω的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该交流电的频率为100 Hz B.通过电阻电流的峰值为0.2 A C.电阻在1秒内消耗的电能为1 J D.电阻两端电压表达式为u=10sin (100πt) V 答案　D 解析　由题图可知交流电的周期为0.02 s，则频率为f==50 Hz，故A错误； 根据题图可知电压的峰值为10 V， 根据欧姆定律，电流的峰值Im===0.2 A，故B错误； 电流的有效值为I==0.2 A 所以电阻在1秒内消耗的电能W=I2Rt=0.22×50×1 J=2 J，故C错误； 根据题图可知电阻两端电压表达式为 u=Umsin ωt=Umsin (t)=10sin (100πt) V，故D正确。 6.(2022·江苏卷·2)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1=2 Ω，R2=3 Ω，R3=2 Ω，R4=4 Ω，电源电动势E=12 V，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是(　　) A.R1 B.R2 C.R3 D.R4 答案　A 解析　由电路图可知，R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的等效电阻为R并==2 Ω，由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为I1=I==3 A，并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则I2=I=I=2 A，I3=I4=I=I=1 A，四个灯泡的实际功率分别为P1=R1=18 W，P2=R2=12 W，P3=R3=2 W，P4=R4=4 W，故四个灯泡中消耗功率最大的是R1，故A正确，B、C、D错误。 7.(2021·福建卷·3)某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是(　　) A.增大，不变，增大 B.增大，减小，增大 C.增大，增大，减小 D.增大，不变，减小 答案　D 解析　由题知不变，根据变压器原理可知不变，当住户使用的用电器增加时，变压器副线圈输出功率变大，则副线圈的电流增大，增大，不变，减小，根据变压器原理可知，增大，选项D正确。 8.(2020·浙江7月选考·11)如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100 kW，发电机的电压U1=250 V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220 V。已知输电线上损失的功率P线=5 kW，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是(　　) A.发电机输出的电流I1=40 A B.输电线上的电流I线=625 A C.降压变压器的匝数比n3∶n4=190∶11 D.用户得到的电流I4=455 A 答案　C 解析　发电机输出电流I1== A=400 A，故A错误；输电线上损失的功率P线=R线=5 kW，所以I线==25 A，故B错误；用户得到的功率P4=P-P线=(100-5) kW=95 kW，则I4== A= A≈432 A，即用户得到的电流为432 A，故==，故C正确，D错误。 9.(2016·全国卷1·16)一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为(　　) A.2 B.3 C.4 D.5 答案　B 解析　设原、副线圈的匝数比为k，根据变压器电流与匝数成反比的关系，则原线圈电流为I时，副线圈电流为kI；原线圈电流为4I时，副线圈电流为4kI。根据变压器的输入功率等于输出功率得UI-I2R1=(kI)2(R2+R3)，4UI-(4I)2R1=(4kI)2R2，联立两式代入数据解得k=3，选项B正确。 10.(2020·山东卷·5)图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=22∶3，输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系如图乙所示。灯泡L的电阻恒为15 Ω，额定电压为24 V。定值电阻R1=10 Ω、R2=5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为(　　) A.1 Ω B.5 Ω C.6 Ω D.8 Ω 答案　A 解析　由题图乙可得U1=220 V，由=得U2=30 V， 灯泡正常工作时，UL=24 V，I== A=1.6 A R1两端电压UR1=U2-UL=30 V-24 V=6 V 通过R1的电流I1==0.6 A 通过R的电流IR=I-I1=1 A 由欧姆定律得R+R2== Ω=6 Ω 可解得R=1 Ω，选项A正确。 11.(2021·湖南卷·6)如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变 电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是(　　) A.L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B.L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C.L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D.L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 答案　A 解析　设滑片为p，副线圈的总电阻为R2，则有 =+， 解得R2== 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，副线圈的总电阻R2先增大后减小，根据等效电阻关系有 R等===()2=()2R2 则等效电阻先增大后减小，由欧姆定律有 I1=，I2=I1 I1先减小后增大，I2先减小后增大，则L1先变暗后变亮。 根据U1=U-I1R0，U2=U1 由于I1先减小后增大，则副线圈的电压U2先增大后减小，通过L2的电流为IL2=， 则滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端过程中，Rpb逐渐减小，副线圈的电压U2增大过程中 IL2增大；在副线圈的电压U2减小过程中，通过R0的电流为IR0=， Rap逐渐增大，则IR0减小，则IL2增大，所以L2一直变亮，故选A。 学科网（北京）股份有限公司 $$