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阶段滚动检测卷(六)　直流电路与交流电路　电磁波
(时间:75分钟　分值:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.将一电动势为E、内阻为r的电池与外电路连接,构成一个闭合电路,用R表示外电路的总电阻,I表示电路的总电流,下列说法正确的是(　　)
A.由U外=IR可知,外电压随I的增大而增大
B.由U内=Ir可知,电源两端的电压随I的增大而增大
C.由U外=E-Ir可知,电源输出电压随输出电流I的增大而减小
D.由P=U外I可知,电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大
2.(2025·宁夏石嘴山开学考)交警使用的某型号酒精测试仪其工作原理如图所示,传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为E,内阻为r,电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时(　　)
A.传感器的电阻增大 B.电流表的示数变小
C.电压表的示数变大 D.电源的总功率变大
3.光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常量),图线b是某电阻R的U-I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法正确的是(　　)
A.光电池的电动势为5 V
B.光电池的内阻为8 Ω
C.光电池的输出功率为0.6 W
D.回路中的总电阻为18 Ω
4.(2024·陕西榆林模拟)如图所示的电路中,L为自感系数较大、电阻忽略不计的电感,C为电容较大的电容,完全相同的灯L1、L2分别与电感和电容串联,下列说法正确的是(　　)
A.闭合开关,两灯同时变亮
B.闭合开关待电流稳定后,两灯的亮度相同
C.电流稳定时,断开开关的瞬间,两灯立刻熄灭
D.电流稳定时,断开开关后,两灯同时忽亮忽暗,就像在“呼吸”一样
5.(2025·湖北武汉适应性考)如图甲所示为LC振荡电路,图乙的q-t图像表示LC振荡电路中,电容器上极板电荷量随时间变化的关系,下列说法正确的是(　　)
A.0~t1时间内,线圈中磁场能在减少
B.t1、t3两时刻电路中电流最大
C.t3~t4时间内,电容器内的电场强度在增大
D.增大电路的振荡周期,可以使该电路更有效地发射电磁波
6.如图所示,理想变压器输入端a、b所接电压u随时间t的变化关系u=220sin(100πt ) V,灯泡上标有“24 V　36 W”的字样。定值电阻R1=10 Ω,R2=15 Ω。闭合开关S后,灯泡正常发光,则理想变压器原、副线圈的匝数比为(　　)
A. B. C. D.
7.(2025·广东深圳模拟)在如图甲所示的电路中,定值电阻R1=4 Ω、R2=5 Ω,电容器的电容C=3 μF,电源路端电压U随总电流I的变化关系如图乙所示。现闭合开关S,则电路稳定后(　　)
A.电源的内阻为2 Ω
B.电源的效率为75%
C.电容器所带电荷量为1.5×10-5 C
D.若增大电容器两极板间的距离,电容器内部的电场强度不变
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.如图所示,一小水电站,输出的电功率为P=20 kW,输出电压U0=400 V,经理想升压变压器T1升压后远距离输送,升压变压器T1的匝数比n1∶n2=1∶5,输电线总电阻为r=10 Ω,最后经理想降压变压器T2降为220 V向用户供电。下列说法正确的是(　　)
A.输电线上的电流为50 A
B.用户得到的电功率为19 kW
C.输电线上损失的电压为500 V
D.变压器T2的匝数比n3∶n4=95∶11
9.如图所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,白炽灯的灯丝电阻RL为16 Ω,电动机M线圈的电阻为2 Ω。当开关S闭合后,白炽灯的电功率为4 W。若灯丝电阻保持不变,电动机的机械损耗可忽略不计,则下列说法中正确的是(　　)
A.通过电源的电流约为3.2 A
B.流过电动机M的电流为4 A
C.电动机M输出的机械功率为7.5 W
D.电源的总功率为24 W
10.如图所示为某种电磁泵模型的示意图,泵体是长为L1、宽与高均为L2的长方体。泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中,泵体的上下表面接电压为U的电源(内阻不计),理想电流表示数为I。若电磁泵和水面高度差为h,液体的电阻率为ρ,在t时间内抽取液体的质量为m,不计液体在流动中和管壁之间的阻力,重力加速度为g,则(　　)
A.泵体上表面应接电源正极
B.电磁泵对液体产生的推力大小为IL1B
C.电源提供的电功率为
D.质量为m的液体离开泵体时的动能UIt-mgh-I2t
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注
11.(7分)(2025·安徽马鞍山开学考)某同学利用半偏法测量量程为2 mA的电流表的内阻(小于
100 Ω),实验电路如图所示。可供选择的器材有:
A.电阻箱(最大阻值9 999.9 Ω)
B.电阻箱(最大阻值999.9 Ω)
C.直流电源E(电动势3 V)
D.开关两个,导线若干。
实验步骤如下:
①按图正确连接线路;
②闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏;
③保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为1 mA,记录电阻箱R2的阻值。
(1)实验中电阻箱R1应选择　　　(1分)(选填“A”或“B”)。
(2)在步骤③中,若记录的电阻箱阻值R2=75.0 Ω,则可得到电流表的内阻为　　　　Ω;若考虑到在接入电阻箱R2时,干路上电流发生的微小变化,则用该办法测出的电流表内阻的测量值　　　　
(1分)真实值(选填“小于”“等于”或“大于”)。
(3)若将此电流表改装成量程为0~0.6 A的电流表,则应将电流表　　　　(1分)(选填“串”或“并”)联一个阻值为　　　　Ω的电阻(保留2位有效数字)。
12.(9分)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。
(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为　　　(1分) mm。再用游标卡尺测得其长度L。
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6 A、内阻为
1.0 Ω,定值电阻R0的阻值为20.0 Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,实验数据见下表。
R/Ω I/A /A-1
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
丙
根据表中数据,在图丙中绘制出-R图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400 A。根据图丙中的图像可得Rx=　　　　 Ω(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ=　　　　得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示)。
(3)该小组根据图乙的电路和图丙的-R图像,还可以求得电源电动势E=　　　V,内阻r=　　　
(1分)Ω(结果均保留2位有效数字)。
(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会　　　　(1分)(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
13.(10分)(2025·河北唐山模拟)如图甲所示,N=100匝的线圈总电阻r=1 Ω,其两端与一个R=24 Ω的电阻相连,线圈内有垂直于纸面的磁场,其磁感应强度的大小B随时间t变化的关系图像如图乙所示。已知线圈的面积为S=0.25 m2,规定垂直于纸面向里为磁感应强度的正方向,π2=10。求:
(1)(5分)从t=0时刻起a、b两端电压的瞬时值uab的表达式;
(2)(5分)R在10 h内消耗的电能。
14.(12分)(2024·江苏南通月考)发光电动玩具车的电路如图所示。已知两盏灯泡的规格均为
“3 V,3 W”,若电源电动势为8.0 V,内阻为1.0 Ω,电动机线圈的电阻为RM=2.0 Ω。当玩具车正常行驶时,两盏灯泡均正常发光,求:
(1)(6分)干路电流及电动机输出的机械功率;
(2)(6分)若玩具车在行驶中车轮被杂物卡住,求此时电源的总功率。
15.(16分)如图所示,用一小型交流发电机向远处用户供电,已知发电机线圈abcd匝数N=100匝,面积S=0.03 m2,线圈匀速转动的角速度ω=100π rad/s,匀强磁场的磁感应强度B= T,输电时先用升压变压器将电压升高,到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用,输电导线的总电阻为R=10 Ω,变压器都是理想变压器,降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=10∶1,若用户区标有“220 V　8.8 kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求:
(1)(5分)输电线路上损耗的电功率ΔP;
(2)(5分)发电机电动势最大值和升压变压器副线圈U2;
(3)(6分)若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8,交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
阶段滚动检测卷(六)　直流电路与交流电路 电磁波
1.C　[因R的变化,才使I发生了改变,故不能用U外=IR来分析U外随I的变化情况,A错误;由闭合电路欧姆定律知U外=E-Ir,E、r为定值,故电源两端的电压即外电压U外随I的增大而减小,B错误,C正确;由C项分析知,I增大,U外减小,则无法根据P=U外I判断电源输出功率P随输出电流I的变化情况,D错误。]
2.D　[由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,而酒驾驾驶员吹气时,酒精气体浓度变大,R变小,由闭合电路的欧姆定律可知I=,U=E-I(R0+r),可知电流表示数变大,电压表示数变小,故A、B、C错误;根据P=EI可知,电源总功率变大,故D正确。]
3.D　[根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,当I=0时,E=U,由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E=3.6 V;根据两图线交点处的状态可知,电阻的电压为U=2.5 V,电流为I=0.2 A,则硅光电池的内阻为r== Ω=5.5 Ω,故A、B错误;光电池的输出功率为P=UI=2.5×0.2 W=0.5 W,故C错误;外电阻为R== Ω=12.5 Ω,回路中的总电阻为R总=R+r=18 Ω,故D正确。]
4.D　[闭合开关瞬间,由于电感线圈的阻碍作用,电流不会立刻达到最大,所以灯L1逐渐变亮,而电容器被充电,所以灯L2立即变亮,故A错误;闭合开关待电流稳定后,电感线圈相当于导线,灯L1发光,而电容器相当于断路,灯L2熄灭,故B错误;电流稳定时,断开开关的瞬间,电容器放电,同时电感线圈产生感应电动势,阻碍电流的变化,所以两灯同时忽亮忽暗,就像在“呼吸”一样,故C错误,D正确。]
5.A　[从q-t图像可知,0~t1时间内,电容器的电荷量在增大,故电容器的电场能在增大,线圈中的磁场能在减少,故A正确;从q-t图像可知,t1、t3两时刻电容器的电荷量最大,故电场能最大,磁场能最小,电路中的电流最小,故B错误;从q-t图像可知,t3~t4时间内,电容器的电荷量在减少,电容器内的电场强度在减小,故C错误;根据电磁波发射的特点可知,要有效地发射电磁波,振荡电路必须要有足够高的振荡频率,需要减小电路的振荡周期,故D错误。]
6.A　[原线圈电压U1= V=220 V,灯泡正常发光,流过灯泡的电流I= A=1.5 A,R==
6 Ω,U并=IR=9 V,副线圈电压U2=U并+UL=33 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为==,故A正确。]
7.C　[由电源路端电压U随总电流I的变化关系有U=E-Ir,则可得E=10 V,r== Ω=1 Ω,故A错误;电源的效率为η=×100%=×100%=90%,故B错误;电容器在电路中相当于断路,则电路中的电流为I==1 A,电容器所带电荷量为Q=CUC=CUR2=CIR2=1.5×10-5 C,故C正确;电容器并联在R2两端,则其电压不变,若增大电容器两极板间的距离,根据E=,可知电容器内部的电场强度变小,故D错误。]
8.BD　[根据题意,由公式P=UI可得,水电站输出的电流为I0== A=50 A,升压变压器输出电流为I2=I0=10 A,即输电线上的电流为10 A,故A错误;输电线上损失的电压为ΔU=I2r=100 V,损失的功率为ΔP=r=1 000 W,则用户得到的电功率为P用=P-ΔP=19 kW,故B正确,C错误;升压变压器输出电压为U2=U0=2 000 V,降压变压器输入电压为U3=U2-ΔU=1 900 V,则变压器T2的匝数比为==,故D正确。]
9.CD　[根据PL=,解得灯泡两端电压U=8 V,则通过电源的电流I== A=2 A,故A错误;流过电动机M的电流为IM=I-=1.5 A,故B错误;电动机M输出的机械功率为P出=UIM-RM=
7.5 W,故C正确;电源的总功率为P=EI=12×2 W=24 W,故D正确。]
10.AD　[当泵体上表面接电源的正极时,电流从上向下流过泵体,这时液体受到的磁场力水平向左,推动液体,故A正确;电磁泵对液体产生的推力大小为F=IL2B,故B错误;电源提供的电功率为P=UI,故C错误;根据电阻定律,泵体内液体的电阻R=ρ=,若t时间内抽取水的质量为m,根据能量守恒定律,可知这部分水离开泵时的动能为Ek=UIt-mgh-I2Rt=UIt-mgh-I2t,故D正确。]
11.答案　(1)A　(2)75.0　小于　(3)并　0.25
解析　(1)当电流表满偏时电流为2 mA,此时回路中电阻值为R= Ω=1.5×103 Ω,所以电阻箱R1选最大阻值为9 999.9 Ω的,故选A。
(2)闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏即回路中电流为2 mA,保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为1 mA,回路中总电流为2 mA,所以流过R2的电流与流过电流表的电流相等,两者是并联关系,电压也相等,则电阻也相等,可知电流表的电阻为RA=75.0 Ω。由于接入电阻箱R2与电流表并联,导致干路上实际电流变大,当电流表示数为1 mA,则流过电阻箱R2的实际电流大于1 mA,这样导致测量值小于真实值。
(3)若将此电流表改装成量程为0~0.6 A的电流表,由并联电阻分流作用可知,则应将电流表并联一个电阻。改装后的电流表量程变为满偏电流的300倍,则流过并联电阻的电流是满偏电流的299倍,所以并联的电阻阻值R并=RA= Ω=0.25 Ω。
12.答案　(1)3.700　(2)6.0　 　(3)12　3.0　(4)偏大
解析　(1)用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,其读数为3.5 mm+20.0×0.01 mm=3.700 mm。
(2)(3)由电路可知,当将S2置于位置1,闭合S1时,由闭合电路欧姆定律有E=I(RA+R0+r+R)
即=R+
由图像可知= V-1,解得E=12 V
=2.0 A-1,解得r=3.0 Ω
再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400 A,则
E=I'(r+R0+RA+Rx),解得Rx=6.0 Ω
根据Rx=ρ=ρ ,解得ρ=。
(4)根据表达式E=I'(r+R0+RA+Rx)
因电源电动势变小,内阻变大,则当安培表有相同读数时,得到的Rx的值偏小,即Rx测量值偏大。
13.答案　(1)uab=48πsin(100πt) V　(2)9.6 kW·h
解析　(1)根据题意可知,线圈产生感应电动势的峰值为Em=NBmS·,解得Em=50π V
则ab之间电压的峰值为Um=Em
解得Um=48π V
t=0时刻起,磁场在减弱,由楞次定律可知,a点电势高于b点,则uab=umsinV
解得uab=48πsin(100πt)V。
(2)根据题意可知,R的热功率为P=
解得P=0.96 kW
由Q=W=Pt,解得Q=9.6 kW·h。
14.答案　(1)2.0 A　4.0 W　(2)25.6 W
解析　(1)两盏灯泡均正常发光,则可知路端电压为
U=2UL=2×3 V=6 V
由闭合电路欧姆定律可得干路电流为
I== A=2.0 A
流经灯泡的电流为IL== A=1 A
流经电动机的电流为IM=I-IL=1.0 A
电动机输出的机械功率为
P出=UIM-RM=6×1.0 W-1.02×2.0 W=4.0 W。
(2)若玩具车在行驶中车轮被杂物卡住,则电路为纯电阻电路,每个灯泡的电阻为RL== Ω=3 Ω
此时电路的总电阻为
R=r+=1.0 Ω+ Ω=2.5 Ω
此时电源的总功率为P== W=25.6 W。
15.答案　(1)160 W　(2)300 V　2 240 V　(3)4∶1
解析　(1)设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4,电动机恰能正常工作,有
I4== A=40 A
根据理想变压器的变流比可知=,解得I3=4 A
所以输电线路上损耗的电功率ΔP=R,解得ΔP=160 W。
(2)根据正弦式交变电流产生规律可知,感应电动势的最大值为Em=NBSω
代入数据解得Em=300 V
根据理想变压器的变压比可知=
解得U3=2 200 V
升压变压器副线圈两端电压U2=U3+I3R
解得U2=2 240 V。
(3)根据理想变压器的变压比可知=,可得
U1=280 V
升压变压器的原线圈输入功率P1=ΔP+P用,
可得P1=8 960 W,根据P1=U1I1,解得I1=32 A
发电机产生电动势的有效值为E==300 V
发电机线圈内阻上消耗的热功率P内=EI1-U1I1
可得P内=640 W
所以交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比=4∶1。

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