高考复习指导2016届高三物理二轮复习专题十一恒定电流和交变电流限时规范训练
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高考物理交变电流辅导讲义一、课堂导入我们的日常生活离不开电,城市的灯火辉煌、工厂里的机器轰鸣,一切都离不开电。
长江三峡水力发电站已投入生产,各地火力发电厂比比皆是,它们的共同之处就是生产和输送的大多都是交变电流(如图是实验室手摇发电机产生的交变电流)。
什么是交变电流?与直流电流有什么不同?它又是如何产生的呢?发电站中的发电机能把天然存在的能量资源(如风能、水能、核能等)转化成电能(如图),通过高压输电线路,将电能输送到乡村、工厂、千家万户。
来自发电厂的电有什么特性?我们怎样才能更好地利用它?这一章我们就来学习与此相关的内容。
新疆达坂城风力发电站三、本节知识点讲解1.交变电流:大小和方向都随时间做周期性变化的电流。
注:大小不变方向改变的电流也是交变电流。
2.直流电:方向不随时间变化的电流。
交变电流的产生1.产生:在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈里产生的是交变电流,实验装置如图所示。
2.过程分析:如图所示。
(图A)(图B)(1)如图A所示:线圈由甲位置转到乙位置过程中,电流方向为a→b→c→d。
线圈由乙位置转到丙位置过程中,电流方向为a→b→c→d。
线圈由丙位置转到丁位置过程中,电流方向为b→a→d→c。
线圈由丁位置转到戊位置过程中,电流方向为b→a→d→c。
(2)如图B所示:在乙位置和丁位置时,线圈垂直切割磁感线,产生的电动势和电流最大;在甲位置和丙位置时,线圈不切割磁感线,产生的电动势和电流均为零。
3.两个特殊位置物理量的特点特别提醒:1线圈每经过中性面一次,线圈中感应电流就要改变方向。
2线圈转一周,感应电流方向改变两次。
典型例题:1、如图所示为演示交变电流产生的装置图,关于这个实验,正确的说法是()A.线圈每转动一周,指针左右摆动两次B.图示位置为中性面,线圈中无感应电流C.图示位置ab边的感应电流方向为a→bD.线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零解析:线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生周期性变化的交变电流,线圈经过中性面时电流改变方向,线圈每转动一周,有两次通过中性面,电流方向改变两次,指针左右摆动一次。
专题能力训练11 恒定电流和交变电流(时间:45分钟 满分:98分)专题能力训练第27页一、选择题(本题共14小题,每小题7分,共98分。
在每小题给出的四个选项中,1~7题只有一个选项符合题目要求,8~14题有多个选项符合题目要求。
全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分) 1.(2019·浙江4月)电动机与小灯泡串联接入电路,电动机正常工作时,小灯泡的电阻为R 1,两端电压为U 1,流过的电流为I 1;电动机的内阻为R 2,两端电压为U 2,流过的电流为I 2。
则( ) A.I 1<I 2B.U 1U 2>R1R 2C.U 1U 2=R1R 2D.U 1U 2<R1R 2答案:D解析:小灯泡与电动机串联,电流相等,I 1=I 2,A 错误;小灯泡是纯电阻,适用于欧姆定律,U 1=I 1R 1,电动机是非纯电阻,不适用于欧姆定律,U 2>I 2R 2,则U 1U 2<I 1R 1I 2R 2=R1R 2,B 、C 错误,D正确。
2.在如图所示的电路中,电源电动势为E ,内阻为R ,L 1和L 2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R 。
电压表为理想电表,S 为单刀双掷开关,当开关由1位置打到2位置时,下列说法正确的是( )A.L 1亮度不变,L 2将变暗B.L 1将变亮,L 2将变暗C.电源内阻的发热功率将变小D.电压表读数将变小 答案:D解析:开关在位置1时,外电路总电阻R 总=32R ,电压表示数U=32R R+32R E=35E ,两灯电压U 1=U 2=15E ,电源内阻的发热功率为P 热=(25E)2R=4E 225R 。
开关在位置2时,外电路总电阻R 总'=23R ,电压表示数U'=23R R+23R E=25E ,灯泡L 1的电压U 1'=15E ,L 2的电压U 2'=25E ,电源内阻的发热功率为P 热'=(35E)2R=9E 225R ,L 1亮度不变,L 2将变亮,故选项A 、B 错误;电源内阻的发热功率将变大,故选项C 错误;由以上分析可知电压表读数变小,选项D 正确。
专题十一恒定电流与交变电流1.(2016·全国卷Ⅰ)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3Ω、1Ω和4Ω,A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.52.(2016·全国卷Ⅱ)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。
开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。
Q1与Q2的比值为A.25B.12C.35D.233.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b。
当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时,两灯泡均能正常发光。
下列说法正确的是A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶94.(2018·全国卷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流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。
该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,。
则Q方:Q正等于A.1∶ 2 B.2∶1C.1∶2 D.2∶1一、直流电路动态分析1.(2018·洛阳模拟)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A.I减小,U1增大 B.I减小,U2增大C.I增大,U1增大 D.I增大,U2增大2.(2018·天津五区县高三联考) L1、L2、L3、L4为四个完全相同的灯泡。
在变阻器R的滑片P向下移动过程中,下列判断中正确的是A.L1变暗 B.L2变暗C.L3变亮 D.L4变暗3.(2018·河南九校联考)如图所示,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R2的滑片向b端移动时,则A.电压表示数增大B.电流表示数减小C.质点P将向下运动D.R1上消耗的功率逐渐减小4.(2018·贵阳月考)阻值相等的三个电阻R、电容器C及电池E(内阻不计)连接成如图4-1-15所示电路。
专题四 第1讲选择题(1~8题为单项选择题,9~14题为多项选择题)1.将电阻与一矩形线框相连接,矩形线框放在匀强磁场中匀速转动,流过电阻的电流随时间变化的i -t 图象如图所示.则下列说法中正确的是( )A .线框在t 1时刻与磁场方向垂直B .线框在t 2时刻与磁场方向垂直C .t 1~t 2时间内穿过线框的磁通量逐渐减小D .0~t 4时间内电流方向改变了1次解析: 由图象可知,t 1、t 3时刻感应电流最大,这两个时刻线框与中性面垂直,与磁场方向平行,A 错误;由图象可知,在t 2、t 4时刻,感应电流为零,这两个时刻线框平面与中性面重合,与磁场方向垂直,B 正确;由以上分析可知,从t 1到t 2,线框由与磁场平行的位置转到与磁场垂直的位置,则穿过线框的磁通量逐渐增大,C 错误;由图象可知,0~t 4是一个周期,电流的方向改变了2次,D 错误.答案: B2.在匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动,如图甲所示.产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示.则下列说法正确的是( )A .t =0.01 s 时穿过线框的磁通量最小B .该交变电动势的有效值为11 2 VC .该交变电动势的瞬时值表达式为e =222cos(100πt ) VD .电动势瞬时值为22 V 时,线框平面与中性面的夹角为45°解析: t =0.01 s 时,感应电动势为零,线框位于中性面位置,穿过线框的磁通量最大,A 项错误;由图象知,正弦交变电动势的最大值为U m =22 2 V ,故有效值U =U m 2=22 V ,B 项错;t =0时,感应电动势为零,故瞬时值表达式应为正弦形式,C 项错误;当e =22 V 时,e =E m sin θ=22 V ,解得:θ=45°,D 项正确.答案: D3.如图甲所示电路,理想变压器原线圈输入电压如图乙所示,副线圈电路中R 0为定值电阻,R 是滑动变阻器,C 为耐压值为22 V 的电容器,所有电表均为理想电表.下列说法正确的是( )A .副线圈两端电压的变化频率为0.5 HzB .电流表的示数表示的是电流的瞬时值C .滑动片P 向下移时,电流表A 1和A 2示数均增大D .为保证电容器C 不被击穿,原、副线圈匝数比应小于10∶1解析: 由交变电压图象可知,原线圈输入电压最大值为311 V ,周期T =0.02 s ,因此其有效值为220 V ,频率为50 Hz ,因为变压器不改变交变电压的频率,故副线圈两端电压的变化频率为50 Hz ,A 项错误;电流表的示数为交变电流的有效值,B 项错误;输入电压一定,变压器原、副线圈匝数比不变,由U 1U 2=n 1n 2知输出电压不变,滑片下移,副线圈电路总电阻减小,电流增大,故A 2示数变大,由原、副线圈电流与匝数成反比,由I 1I 2=n 2n 1可知A 1示数增大,C 项正确;保证电容器不被击穿,输出电压最大值为22 V ,而输入电压最大值为311 V ,故原、副线圈匝数比应大于10∶1,D 项错误.答案: C4.如图所示的电路中,电源电动势为E ,内阻为r ,C 为电容器,电流表A 和电压表V 均可视为理想电表.闭合开关S 后,在将滑动变阻器的滑片P 向右移动的过程中( )A .电流表A 的示数变小,电压表V 的示数变大B .小灯泡L 变暗C .通过定值电阻R 1的电流方向自右向左D .电源的总功率变大,效率变小解析: 当滑动变阻器的滑片P 向右移动时,滑动变阻器接入电路的有效电阻减小,由“串反并同”知,电流表的示数将增大,电压表示数将减小,小灯泡L 变亮,电源总功率增大,电源内电压增大,选项A 、B 错误;电容器两端电压即电压表示数,由Q =CU 知电容器将放电,通过定值电阻R 1的电流方向自左向右,选项C 错误;因电源内电压增大,所以路端电压减小,由η=U E×100%知电源效率变小,选项D 正确. 答案: D5.在如图甲所示的电路中,有一理想的降压变压器,其匝数比为3∶1,一额定功率为6 W 9 V 的灯泡L 1与变压器的原线圈串接,在变压器的副线圈两端并联接入三个与L 1完全相同的灯泡L 2、L 3、L 4,两个理想的交流电表按如图的方式接入电路中,已知理想变压器原线圈两端的电压随时间变化的规律如图乙所示.则下列说法正确的是( )A .m 、n 两点间所加电压的瞬时值为u mn =272sin 100πt (V)B .L 1、L 2、L 3、L 4均正常发光C .只有L 2、L 3、L 4正常发光D .整个电路消耗的总功率为18 W解析: 由原线圈两端的电压随时间变化的规律可知电压的有效值为27 V ,则副线圈两端的电压为9 V ,副线圈电路中的三只灯泡均能正常发光.电流表的读数为I =3×69A =2 A ,原线圈中的电流为13×2 A =23A ,所以原线圈中的灯泡也能正常发光,m 、n 两点间电压的瞬时值表达式为u mn =362sin 100πt (V),A 、C 错误,B 正确;由于四个灯泡都正常发光,故整个电路消耗的总功率为P =4×6 W =24 W ,D 错误.答案: B6.某同学用手摇发电机和理想变压器给一个标有“12 V,6 W”字样的灯泡供电,手摇发电机的线圈电阻是1 Ω,电路如图所示.当线圈以某一角速度ω匀速转动时,电压表示数为3 V ,灯泡正常发光,则( )A .电流表的示数是4 AB .变压器的原、副线圈的匝数比是1∶4C .若将耐压值为20 V 的电容器和灯泡串联起来再接入电路,电流表示数为零D .发电机的线圈中产生的电动势最大值是5 V解析: 灯泡正常发光说明副线圈两端电压为12 V ,功率为6 W ,原、副线圈功率相等,P L =UI ,则电流表示数为2 A ,选项A 错误.理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比,选项B 正确;副线圈两端电压为12 V ,最大值为12 2 V ,小于电容器的耐压值,电容器不会烧坏,因为电容器通交流,故电路里有电流,原线圈中的电流不为零,选项C 错误.理想变压器原线圈和绕轴转动的线圈构成闭合电路,电压表示数3 V 是外电路电压,发电机线圈产生的电动势的有效值为E =U +IR =5 V ,电动势最大值为5 2 V ,选项D 错.答案: B7.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2=1∶2,原线圈接电压随时间变化规律为u =2202sin 100πt (V)的交流电源,、、是三个理想电流表,D 为理想二极管,R 1是滑动变阻器,定值电阻R 2=R 3=220 Ω,则( )A .电流表的示数为1.0 A B .电流表的示数为2.0 AC .滑动变阻器R 1的滑片向下滑动时,电流表的示数将变小 D .滑动变阻器R 1的滑片向上滑动时,变压器输入功率增大解析: 根据理想变压器的变压比等于匝数比,则理想变压器副线圈两端的电压为U ′=440 V ,则I 3=U ′R 3=2.0 A ,选项B 正确;因为R 2与理想二极管串联,根据理想二极管的单向导电性,由焦耳定律可得:I 22R 2T =I 23R 2T 2+0,解得I 2= 2 A .选项A 错误;滑动变阻器的滑片向下滑动时,其电阻值变小,因副线圈两端的电压不变,总电流变大,理想变压器的输出功率变大,输入功率变大,I 1变大,选项C 错误;滑动变阻器的滑片向上滑动时,其电阻值变大,因副线圈两端的电压不变,总电流变小,理想变压器的输出功率变小,输入功率变小,选项D 错误.答案: B8.(2015·河南八市联考)如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2=22∶5,电阻R 1=R 2=25 Ω,D 为理想二极管,原线圈接u =2202sin 100πt (V)的交流电,则( )A .交流电的频率为100 HzB .通过R 2的电流为1 AC .通过R 2的电流为 2 AD .变压器的输入功率为200 W解析: 由原线圈交流电瞬时值表达式可知,交变电流的频率f =1T =ω2π=50 Hz ,A 项错误;由理想变压器变压规律U 1U 2=n 1n 2可知,输出电压U 2=50 V ,由理想二极管单向导电性可知,交变电流每个周期只有一半时间有电流通过R 2,由交变电流的热效应可知,U 22R ·T 2=U 2R·T ⇒U =22U 2=25 2 V ,由欧姆定律可知,通过R 2的电流为 2 A ,B 项错误,C 项正确;其功率P 2=UI =50 W ,而电阻R 1的电功率P 1=U 22R 1=100 W ,由理想变压器输入功率等于输出功率可知,变压器的输入功率为P =P 1+P 2=150 W ,D 项错误.答案: C9.一理想变压器原、副线圈匝数比为n 1∶n 2=10∶1.原线圈输入正弦交变电压如图所示,副线圈接入一阻值为22 Ω的电阻.下列说法正确的是( )A .电阻中交变电流的方向每秒改变100次B .原线圈中电流的有效值是0.14 AC .与电阻并联的交流电压表示数是22 VD .1 min 内电阻产生的热量是2.64×103 J解析: 由交变电流电压图象可知,交变电流的周期为T =0.02 s ,所以其频率f =50 Hz ,而交变电流的方向在每个周期内改变两次,故A 项正确;由图象可知,原线圈中正弦交变电流电压最大值为220 2 V ,所以有效值为220 V ,由理想变压器变压规律可知,副线圈两端电压有效值U 2=n 2n 1U 1=22 V ,所以电压表示数为22 V ,C 项正确;由欧姆定律可知,通过电阻的电流I 2=U 2R =1 A .由理想变压器的变流规律可知,I 1=n 2I 2n 1=0.1 A ,B 项错误;由焦耳定律可知,电阻在1 min 内产生的热量Q =I 22Rt =1.32×103 J ,D 项错误.答案: AC10.理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1=10匝、n 2=100匝,副线圈接有R =1 000 Ω的电阻,原线圈与电阻不计的导线圈构成闭合回路,其中圆形区域的面积为S =0.4πm 2.在该圆形区域内有如图所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过,不计电流表内阻,下列说法正确的是(提示:B =B 0sin ωt ,则当Δt →0时,ΔB Δt=B 0ωcos ωt )( )A .导线圈的电动势为20 VB .导线圈的电动势为10 2 VC .负载电阻R 的电流为 2 AD .电流表的示数为 2 A解析: 根据法拉第电磁感应定律,电动势最大值E m =⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt m =⎝⎛⎭⎫ΔB Δt m S =B 0ωS =B 02πTS ,代入数据可得E m =20 V ,电动势有效值E =10 2 V ,B 正确,A 错误.电压与匝数成正比,所以变压器副线圈电压U 2=10E =100 2 V ,变压器副线圈电压I 2=U 2/R =2/10 A ,电流与匝数成反比,所以原线圈电流I 1=10I 2= 2 A ,C 错误,D 正确.答案: BD11.如图所示为某学校供电的电路图,原线圈的两端接有交流电压,当副线圈中的滑片在图示位置时,接入电路的灯泡刚好能正常发光,已知输电线的电阻R 0不能忽略.在下列四种情况下,为了能使各灯泡仍正常发光,采取的措施正确的是( )A .若V 1的读数减小,接入电路的灯泡数量不变,滑片应向上调节一些B .若V 1的读数减小,接入电路的灯泡数量不变,滑片应向下调节一些C .若V 1的读数不变,接入电路的灯泡数量增加,滑片应向上调节一些D .若V 1的读数不变,接入电路的灯泡数量增加,滑片应向下调节一些解析: 要保证灯泡仍能正常发光,灯泡两端的电压不能发生变化,即V 2的读数不变,当V 1的读数减小时, 要使V 2的读数不变,应使滑片向上调节,减小原、副线圈的匝数比,A 正确,B 错误;当灯泡的数量增加时,通过R 0的电流增大,R 0两端的电压增大,要使灯泡仍能正常发光,灯泡两端的电压不能发生变化,所以应增大V 2的读数,而V 1的读数不变,故应使滑片向上调节,减小原、副线圈的匝数比,C 正确,D 错误.答案: AC12.如图所示的电路中,理想变压器的输入电压u 不变,R 1为定值电阻,若要使电压表示数增大,可采用的办法是( )A .保持其他不变,将滑动接头P 向上移B .保持其他不变,将滑动接头P 向下移C .保持其他不变,增大R 2D .保持其他不变,减小R 2解析: 滑动接头P 上移,理想变压器原线圈匝数n 1减小,由变压规律U 1U 2=n 1n 2可知,副线圈输出电压U 2增大,由闭合电路欧姆定律可知电路总电流增大,由U =IR 可知,电压表示数增大,A 项正确;同理可知B 项错误;只改变R 2大小,U 2不变,根据串联分压规律可知,R 2增大,其两端电压增大,电压表示数增大,C 项正确;同理可知D 项错误.答案: AC13.一个理想变压器,开始时开关S 接1,此时原、副线圈的匝数比为9∶1.一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 Ω,如图甲所示.原线圈接入如图乙所示的正弦交流电.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处,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: 原、副线圈的电压与匝数成正比,原线圈电压的有效值为36 V ,所以副线圈两端电压为4 V ,由于副线圈接有二极管,它具有单向导电性,根据电流的热效应知(4 V )2R ×T 2=U 2R ×T ,解得U =2 2 V ,A 错误;滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω,消耗的功率为P =U 2R =0.8 W ,故B 正确;若将S 从1拨到2,原、副线圈匝数比变大,由变压器变压关系知副线圈的电压减小,而R 变大,副线圈电流减小,变压器输入功率等于输出功率,总功率变小,原线圈电压不变,原线圈电流即电流表示数减小,故C 错误;若将二极管用导线短接,电流做功加倍,功率加倍,电流表示数加倍,故D 正确.答案: BD14.如图所示,一矩形线圈abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO ′匀速转动.沿着OO ′从上向下观察,线圈沿逆时针方向转动.已知线圈匝数为n ,总电阻为r ,ab 边长为l 1,ad 边长为l 2,线圈转动的角速度为ω,外电阻阻值为R ,匀强磁场的磁感应强度为B ,则下列判断正确的是( )A .在图示位置ab 边所受的安培力为F =n 2B 2l 21l 2ωR +rB .线圈从图示位置转过90°的过程中,流过电阻R 的电荷量为q =nBl 1l 2R +rC .在图示位置穿过线圈的磁通量为0D .在图示位置穿过线圈的磁通量的变化率为0解析: 在图示位置,线圈平面与磁场方向平行,磁通量为零,C 项正确;ab 、cd 两边垂直切割磁感线,感应电动势最大e =nBl 1l 2ω,由法拉第电磁感应定律可知此时磁通量变化率最大,D 项错误;又由闭合电路欧姆定律可知,i =e R +r,ab 边所受安培力F =nBIl 1,解三式得:F =n 2B 2l 21l 2ωR +r,A 项正确;线圈从图示位置转过90°过程中,磁通量变化量ΔQ =Bl 1l 2,由法拉第电磁感应定律有:E =n ΔΦΔt ,q =I ·Δt ,解三式得:q =nBl 1l 2R +r,B 项正确. 答案: ABC。
目夺市安危阳光实验学校专题十一恒定电流和交变电流限时规范训练[单独成册](时间:45分钟)1. (多选)将电阻与一矩形线框相连接,矩形线框放在匀强磁场中匀速转动,流过电阻的电流随时间变化的i-t图象如图所示.则下列说法中正确的是( )A.线框在t1时刻与磁场方向垂直B.线框在t2时刻与磁场方向垂直C.t1~t2时间内穿过线框的磁通量逐渐增大D.0~t4时间内电流方向改变了2次解析:选BCD.由图象可知,t1、t3时刻感应电流最大,这两个时刻线框与中性面垂直,与磁场方向平行,A错误;由图象可知,在t2、t4时刻,感应电流为零,这两个时刻线框平面与中性面重合,即与磁场方向垂直,B正确;由以上分析可知,从t1到t2,线框由与磁场平行的位置转到与磁场垂直的位置,则穿过线框的磁通量逐渐增大,C正确;由图象可知,0~t4是一个周期,电流的方向改变了2次,D正确.2.(2015·南京高三质检)图1中D为理想二极管,具有单向导电性,R是阻值均为10 Ω的定值电阻.当a、b间加有图2所示按正弦规律变化的交变电压时,交流电压表的示数约为( )A.36.7 V B.51.9 VC.73.3 V D.103.7 V解析:选B.设二极管D右端为一个整体,整体电阻为r,整体两端电压为U 有效,根据交变电流有效值的定义知,31122r·T2=U2有效r·T,解得U有效=2202V,由电路分析知,电压表两端的电压占整体两端电压的三分之一,因此电压表的示数为13U有效≈51.9 V,B正确.3.(2015·高考天津卷) (多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则( )A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小解析:选BC.保持Q的位置不动,则U2不变,将P向上滑动时,R接入电路的电阻变大,根据I 2=U 2R 0+R 知,I 2变小,由I 1I 2=n 2n 1得I 1也变小,即电流表读数变小,选项A 错误、选项B 正确;保持P 的位置不动,将Q 向上滑动时,U 2变大,则根据P 2=U 22R 0+R知副线圈输出功率变大,由P 1=P 2知,变压器原线圈输入功率P 1变大,而P 1=I 1U ,输入电压U 一定,I 1变大,即电流表读数变大,选项C 正确、选项D 错误.4.(2015·高考福建卷)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m4r B.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4r C .4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2rD .4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r解析:选C.升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1=U m2;由变压关系可得U 1U 2=n 1n 2,则U 2=n 2U m 2n 1;因为输送电功率为P ,输电线中的电流为I 2=P U 2=2n 1Pn 2U m ,则输电线上损失的电功率为ΔP =I 22(2r )=4n 21P 2r n 22U2m,故选项C 正确.5.在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E 、内电阻为r ,R 1、R 2为定值电阻,R 3为滑动变阻器,C 为电容器,○A 、○V 为理想电流表和电压表.在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中,下列说法中正确的是( )A .电压表示数减小B .电流表示数减小C .电容器C 所带电荷量增多D .a 点的电势降低解析:选D.滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中,滑动变阻器的电阻减小,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可得,干路电流增大,由UR 1=IR 1可知R 1两端电压即电压表的示数变大,选项A 错误;由U =E -Ir 可知路端电压U 减小;由UR 2=U -UR 1可得R 2两端的电压减小,又由I 2=UR 2R 2可得流过R 2的电流变小,在干路电流增大的情况下,电流表的示数将变大,选项B 错误;电容器两端的电压变小,根据C =QU,电容器所带电荷量将变少,选项C错误;由于R 2两端的电压变小,所以a 点的电势变低,选项D 正确.6.如图是气敏传感器的工作原理图,R CO 是对一氧化碳(CO)敏感的二氧化锡半导体元件,其电阻随一氧化碳浓度的增加而减小,R 是一可变电阻,在ac 间接12 V 的恒定电压,bc 间接器.当环境中一氧化碳浓度增加到一定值时器发出警告.则( )A .当一氧化碳的浓度升高时,b 点的电势降低B .减小R 的阻值,可以提高气敏传感器的灵敏度C .适当增大ac 间的电压,可以提高气敏传感器的灵敏度D .若ac 间的电压减小可减小R 的阻值使气敏传感器正常工作解析:选C.当环境中一氧化碳浓度增大时,电阻R CO 减小,电压减小,bc 间电压增大,b 点电势升高,器发出警告,电阻R 值越大,在一氧化碳浓度增加时,bc 间电压越容易达到电压,同样增大ac 间电压,也可使bc 间容易达到电压,故A 、B 错误,C 正确,当ac 间电压减小时,应增大R 的阻值,才可使器正常工作,D 错误.7. (2016·济南模拟)(多选)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图所示,输出功率是20 kW ,现用5 000 V 高压输电,输电线上的总电阻是40 Ω,再利用n 1∶n 2=22∶1的降压变压器降压后供给用户,则下列说法正确的是( )A .交变电流的频率为100 HzB .发电机输出电压的有效值为220 VC .流过高压输电线的电流为125 AD .降压变压器输出电压的有效值为220 V解析:选BD.由图象可知周期T =0.02 s ,所以频率f =50 Hz ,故选项A 错误;交流发电机的输出电压为U 0=220 V ,故选项B 正确;由P =UI 可知高压输电电流I =P U =20 0005 000A =4 A ,故选项C 错误;降压变压器的输入电压U 1=U -IR =5 000 V -4×40 V=4 840 V ,由U 1U 2=n 1n 2可知降压变压器的输出电压为U 2=n 2n 1U 1=4 84022V =220 V ,故选项D 正确.8.(2016·山西名校一模)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向R 0=11 Ω的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻R =10 Ω,T 2的原、副线圈匝数比为4∶1,用电器两端的电压为u =2202sin 100 πt (V),将T 1、T 2均视为理想变压器.下列说法正确的是( )A .降压变压器的输入功率为4 400 WB .升压变压器中电流的频率为100 HzC .输电线R 消耗的功率为500 WD .当用电器的电阻减小时,输电线R 消耗的功率减小解析:选A.由题意,用电器两端的电压有效值为U =220 V ,则降压变压器的输出功率P =U 2R 0=4 400 W ,根据理想变压器的输入功率等于输出功率知,降压变压器的输入功率为4 400 W ,A 正确;升压变压器中电流的频率f =ω2π=50 Hz ,B 错误;由于通过R 0的电流为I =UR 0=20 A ,由变流比知,输电线上的电流为5 A ,则输电线R 消耗的功率为P ′=I 2线R =250 W ,C 错误;当用电器的电阻减小时,而T 2中输出电压不变,则通过用电器中的电流增大,由变流比知,输电线R 上的电流也增大,其消耗的功率也增大,D 错误. 9.如图所示,理想变压器与电阻R ,交流电压表V 、交流电流表A 按图1所示方式连接,已知变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2=10∶1,电阻R =5 Ω.图2是R 两端电压U 随时间t 变化的图象,U m =10 2 V .则下列说法中正确的是 ( )A .交变电流的频率为50 2 HzB .电压表V 的读数为10 VC .电流表A 的读数为20 AD .变压器的输入功率为40 W解析:选B.由题图2知,交变电流的周期为0.02 s ,故频率f =1T=50 Hz ,A 错误;由于变压器输出端电压的最大值为10 2 V ,则其有效值即电压表的示数为10 V ,B 正确;由欧姆定律知,流过R 的电流为2 A ,由变流比知,原线圈电路中的电流为0.2 A ,C 错误;由变压比知,原线圈两端的电压为100 V ,则变压器的输入功率P =UI =100×0.2 W=20 W ,故D 错误. 10.某发电站为一城市供电的示意图如图所示,其中M 为升压变压器,N 为降压变压器,假设两变压器均可视为理想变压器.已知变压器M 的输入电压U 1保持不变,输入电流、输入功率分别用I 1、P 1表示,输出电压、输出电流、输出功率分别用U 2、I 2、P 2表示;变压器N 的输入电压、输入电流、输入功率分别用U 3、I 3、P 3表示,输出电压、输出电流、输出功率分别用U 4、I 4、P 4表示;输电线的阻值为R ,输电线损失的功率为ΔP .下列关系式正确的是( )A .I 2=U 2RB .ΔP =(U 2-U 3)I 3C .I 2>I 3D .当用户的数量增加时,变压器N 的输入电压U 3增加解析:选B.M 、N 均为理想变压器,则P 1=P 2,根据I =PU 可知,输电线中的电流I 2=P 2U 2,A 错误;由电路图可知输电电流I 2=I 3,则输电线上损失的功率为ΔP =(U 2-U 3)I 3,B 正确、C 错误;当用户的数量增加时,输出功率增大,输电线中的电流增大,输电线上损失的电压增大,所以变压器N 的输入电压U 3减小,D 错误.11. (2015·高考广东卷)如图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器.原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P ,使输出电压有效值由220 V 降至110 V ,调节前后( )A .副线圈中的电流比为1∶2B .副线圈输出功率比为2∶1C .副线圈的接入匝数比为2∶1D .原线圈输入功率比为1∶2解析:选C.根据欧姆定律I =UR,U 2由220 V 降至110 V ,副线圈上的电流变为原来的12,即调节前后,副线圈上电流之比为2∶1,选项A 错误;根据P=UI 知,U 、I 均变为原来的12时,副线圈上输出的功率变为原来的14,即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1,选项B 错误;根据理想变压器电压与匝数的关系U 1U 2=n 1n 2,当U 2由220 V 降至110 V 时,n 2变为原来的12,即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1,选项C 正确;根据理想变压器P 入=P 出,所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率,即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1,选项D 错误.12. (多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1,原线圈接入电压为220 V 的正弦交流电,各元件正常工作,一只理想二极管和一个滑动变阻器R 串联接在副线圈上,如图所示.电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是( )A .原、副线圈中的电流之比为5∶1B .电压表的读数约为31.11 VC .若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω,则1分钟内产生的热量为2 904 JD .若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均减小解析:选BC.由n 1I 1=n 2I 2可得,I 1∶I 2=n 2∶n 1=1∶5,选项A 错误;U 1=220V ,U 2=44 V ,电压表测量的是电阻R 两端的电压,其示数表示有效值,需要根据电流的热效应计算电压的有效值,取交流电的一个周期T ,考虑到二极管具有单向导电性,则U 22R ·T 2=U 2有效R T ,代入数据可得U 有效=22 2 V =31.11 V ,选项B 正确;1分钟内电阻R 上产生的热量为Q =U 2有效Rt =2 904 J ,选项C 正确;若将滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,但滑动变阻器两端电压的有效值不变,即电压表示数不变,滑动变阻器消耗的功率变大,输出功率变大,输入功率和输入电流均变大,所以电流表示数变大,选项D 错误.13.(2015·百校联盟名师押题卷)(多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机,电阻为r =2 Ω矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接,右侧电路中滑动变阻器R 的最大阻值为R 0=407 Ω,滑动片P 位于滑动变阻器,定值电阻R 1=R 0、R 2=R 02,其它电阻不计.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,闭合开关S ,线圈转动过程中理想交流电压表示数是10 V ,图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象,则下列说法正确的是( ) A .电阻R 2上的热功率为57WB .0.02 s 时滑动变阻器R 两端的电压瞬时值为零C .线圈产生的感应电动势随时间t 变化的规律是e =102cos 100πt (V)D .线圈开始转动到t =1600 s 的过程中,通过R 1的电荷量为2200πC解析:选AD.根据串联电路分压关系,可求得R 2两端的电压为107 V ,故P =⎝ ⎛⎭⎪⎫1072207W =57 W ,A 正确;0.02 s 时线圈的磁通量为0,此时线圈中电动势最大,R 两端电压最大,B 错误;因线圈有内阻r ,故电动势最大值E m >10 2 V ,C 错误;由R 外=10 Ω,r =2 Ω,U =10 V 可得E m =NBSω=12 2 V ,又q =N ΔΦR 外+r =N BS sin 30°R 外+r ,以上各式联立可得:q =2200πC ,D 正确.。
专题能力训练10恒定电流和交变电流选择题(在每小题给出的四个选项中,1~7题只有一个选项符合题目要求,8~14题有多个选项符合题目要求)1.(2015·黑龙江哈三中一模)在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路。
当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。
当这台电动机正常运转时()A.电动机的内阻为7.5 ΩB.电动机的内阻为2.0 ΩC.电动机的输出功率为30.0 WD.电动机的输出功率为26.0 W2.(2014·河南开封一模)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R。
电压表为理想电表,S为单刀双掷开关,当开关由1位置打到2位置时,下列说法中正确的是()A.L1亮度不变,L2将变暗B.L1将变亮,L2将变暗C.电源内阻的发热功率将变小D.电压表读数将变小3.(2015·湖北武汉调研)如图所示,某款电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。
当闭合开关S1、S2后,电动机驱动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经电热丝加热,形成热风后从出风口吹出。
已知电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W,吹热风时的功率为1 000 W。
关于该电吹风,下列说法正确的是()A.电热丝的电阻为55 ΩB.电动机的电阻为ΩC.当电吹风吹冷风时,电热丝每秒消耗的电能为1 000 JD.当电吹风吹热风时,电动机每秒消耗的电能为1 120 J4.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。
当R2的滑片在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U,现将R2的滑片向b端移动,则三个电表示数的变化情况是()A.I1增大,I2不变,U增大B.I1减小,I2增大,U减小C.I1增大,I2减小,U增大D.I1减小,I2不变,U减小5.(2015·山东泰安高三一模)如图为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变,且n1∶n2=n4∶n3。
考前基础回扣练十一恒定电流与交变电流建议用时20分钟1.有一台风扇,标有“U、P”,电动机线圈电阻为R,把它接入电压为U的电路中,以下几种计算电风扇发出热量的方法,正确的是( )A.Q=B.Q=PtC.Q=()2RtD.以上三种都可以【解析】选C。
风扇为非纯电阻,风扇正常工作时电流为I=,则风扇发出的热量为:Q=I2Rt=()2Rt,C正确。
2.如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的电阻。
闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10sin10πt(V),则( )A.该交变电流的频率为10 HzB.该电动势的有效值为10VC.外接电阻R所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表的示数为1.0 A【解析】选D。
据ω=2πf知该交流电的频率为5Hz,A错;该交流电电动势的最大值为10V,有效值E=10V,B错;I==1.0A,P=I2R=9W,C错,D对。
3.(多选)在如图所示的电路中,开关闭合后,灯泡L能正常发光。
当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )A.滑动变阻器R的阻值变小B.灯泡L变暗C.电源消耗的功率增大D.电容器C的电荷量增大【解析】选B、D。
滑动变阻器的滑片向右移动时,其电阻R增大,流过R的电流减小,灯泡L变暗,故A错误,B 正确;由P总=EI知电源消耗的功率减小,C错误;电容器C上电压为路端电压,由U路=E-Ir知路端电压增大,即电容器C上的电荷量增大,D正确。
4.有一个电动势为3V、内阻为1Ω的电源。
下列电阻与其连接后,使电阻的功率大于2 W,且使该电源的效率大于50%的是( )A.0.5ΩB.1ΩC.1.5ΩD.2Ω【解析】选C。
由闭合电路欧姆定律得I=,电源效率η=×100%,电阻的功率P=I2R。
将四个选项代入分析得,只有C符合题目要求,故C正确。
5.如图所示,半径为L=1m的金属圆环,其半径Oa是铜棒,两者电阻均不计且接触良好。
高三物理恒定电流单元复习题及答案物理学是研讨物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最普通的运动规律及所运用的实验手腕和思想方法的自然迷信。
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一.选择题:(12x4分=48分,全对记4分,只对局部记2分,有错或不填计0分)1.如图2所示,定值电阻R1=10 ,R2=8 ,当开关S接1时,电流表示数为0.20 A,那么当S接2时,电流表示数的能够值为(电源内阻不可疏忽) ()A.0.28 AB.0.25 AC.0.22 AD.0.19 A2.一电压表由电流表G与电阻R串联而成,如下图,假定在运用中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些,采用以下哪种措施能够加以改良A.在R上串联一比R小得多的电阻B.在R上串联一比R大得多的电阻C.在R上并联一比R小得多的电阻D.在R上并联一比R大得多的电阻3.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如下图,在翻开车灯的状况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,假定电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 ,电流表内阻不计,那么因电动机启动,车灯的电功率降低了A.35.8 WB.43.2 WC.48.2 WD.76.8 W4.一白炽灯泡的额外功率与额外电压区分为36W与36V.假定把此灯泡接到输入电压为18 V的电源两端,那么灯泡消耗的电功率(应思索灯丝电阻与温度关系)A.等于36WB.介于9 W和36W 之间C.等于9WD.小于9W5.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如下图,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线。
那么以下说法中正确的选项是 ( )A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1I2C.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1I2-I1D.对应P点,小灯泡功率为图中矩形PQOM所围的面积6、某同窗欲采用如下图的电路完成相关实验。
训练11 恒定电流与交变电流一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分.第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求.)1.如图所示的电路中,R 1是定值电阻,R 2是光敏电阻,电源的内阻不能忽略.闭合开关S ,当光敏电阻上的光照强度增大时,下列说法中正确的是( )A .通过R 2的电流减小B .电源的路端电压减小C .电容器C 所带的电荷量增加D .电源的效率增大解析:当光敏电阻上的光照强度增大时,光敏电阻的阻值会减小,电路的总电阻减小,电路中的总电流增大,流过R 2的电流增大,故A 错误;电路中的总电流增大,路端电压减小,故B 正确;路端电压减小,电容器两端的电压减小,电容器所带的电荷量减小,故C错误;电源效率:η=P 总-P 内P 总=I 2R 总-I 2r I 2R 总=R 总-r R 总=1-rR 总,总电路的电阻减小,所以电源的效率就减小,故D 错误.答案:B2.如图所示,图中的三个电表均为理想电表,当滑动变阻器滑片P 向左端缓慢移动时,下面说法中正确的是( )A .电压表的读数减小,电流表的读数增大B .电压表的读数增大,电压表的读数增大C .电阻R P 消耗的功率增大,电容器C 所带电荷量增加D .电压表的读数减小,电流表的读数减小解析:P 向左端缓慢移动,R P 增大,R 总=r +R 1+R 2+R P 增大,电流表读数I =ER 总减小,测量R 2两端的电压U 2=IR 2减小,故D 正确.测量R 2和R P 的总电压,或电源和R 1的外电压,即U 1=I (R 2+R P )=E -I (r +R 1)故增大,A 、B 错误.电阻R P 消耗的功率P =I 2R P ,不能确定,但电容器C 所带电荷量Q =CU 1增大,故C 错误.答案:D 3.小型交流发电机的原理图如图所示:单匝矩形线圈ABCD 置于匀强磁场中,绕过BC 、AD 中点的轴OO ′以恒定角速度旋转,轴OO ′与磁场垂直.矩形线圈通过滑环与理想交流电流表A 、定值电阻R 串联.下列说法中正确的是( )A .线圈平面与磁场垂直时,交流电流表A 的示数最小B .线圈平面与磁场平行时,流经定值电阻R 的电流最大C .线圈平面与磁场垂直时,通过线圈的磁通量变化率最大D .线圈平面与磁场平行时,通过线圈的磁通量最大 答案:B4.(2013·四川高考)用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V ,通过负载的电流图象如图所示,则 ( )A .变压器输入功率约为3.9 WB .输出电压的最大值是110 VC .变压器原、副线圈匝数比是1∶2D .负载电流的函数表达式i =0.05sin(100πt +π2) A解析:由负载电流图象知,负载电流I 2=0.052 A ,变压器的输出功率P 2=I 2U 2=0.052×110W ≈3.9 W ,输入功率P 1=P 2=3.9 W ,A 正确;输出电压的最大值为U 2m =110 2 V ,B 错误;变压器原、副线圈的匝数比是n 1n 2=U 1U 2=2∶1,C 错误;由图象知,负载电流的函数表达式i =0.05sin 100πt (A),D 错误.答案:A5.将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个100匝的闭合矩形线圈,让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速运动,如图甲所示,产生的感应电动势如图乙所示.则可以判断( )A .t =0时刻线圈应转到图甲所示的位置B .该线圈的转速为100π r/sC .穿过线圈的磁通量的最大值为150πWbD .线圈转一周所产生的电热为9.68 J解析:零时刻感应电动势为零,磁通量变化最慢,线圈应与磁场垂直,A 错误;产生感应电动势的周期为0.02 s ,则线圈的转速为50 r/s ,B 错误;感应电动势的最大值E m =NBSω,Φm =BS =31111 000π Wb ,C 错误;线圈转一周所产生的电热Q =(E m 2)2R ×T =9.68 J ,D 正确.答案:D6.如图所示的电路中,E 为电源,R 0为定值电阻,R 1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小),R 2、R 3为滑动变阻器,C 为平行板电容器.当开关S 闭合时,电容器两极板间有一带电微粒恰好处于静止状态.下列说法正确的是( )A .只逐渐增大照在R 1上的光照强度,电阻R 0消耗的电功率变大,带电微粒向上运动B .只将R 3的滑动端P 3向上端移动时,电源消耗的功率变大,带电微粒向上运动C .只将R 2的滑动端P 2向下端移动时,带电微粒向下运动D .断开开关S ,带电微粒将向下运动解析:只逐渐增大R 1的光照强度,R 1的阻值减小,外电路总电阻减小,总电流增大,电阻R 0消耗的电功率变大,滑动变阻器的电压变大,电容器两端的电压增大,两板间的场强增大,故微粒向上运动,故A 正确;R 3与电容器串联,只将R 3的滑动端P 3向上端移动时,电路稳定时相当于导线,故改变R 3的滑片的位置不会影响电路中电流及电压,故带电微粒静止不动,故B 错误;只调节电阻R 2的滑动端P 2向下端移动时,电容器并联部分的电阻变大,所以电容器两端的电压变大,两板间的场强增大,故带电微粒向上运动,故C 错误;若断开开关S ,电容器处于放电状态,电荷量变小,板间场强减小,带电微粒所受的电场力减小,将向下运动,故D 正确.答案:AD7.如图所示,一理想变压器原线圈接正弦交变电源,副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化),灯上均标有(36 V ,6 W)字样,此时L 1恰正常发光,图中两个电表均为理想电表,其中电流表显示读数为0.5 A ,下列说法正确的是( )A .原、副线圈匝数之比为3∶1B .变压器的输入功率为12 WC .电压表的读数为18 VD .若L 3突然断路,则L 1变暗,L 2变亮,输入功率减小解析:因L 1正常发光,L 1两端的电压为36 V ,电流I =P U =636 A =16A ,L 2、L 3的电流均为112A ,两端的电压为18 V ,电功率为1.5 W ,所以副线圈的输出电压为36 V +18 V =54 V ,副线圈的输出功率为6 W +1.5 W +1.5 W =9 W ,原线圈输入的功率也为9 W ;由变压比公式I 1I 2=n 2n 1知,0.516=n 2n 1,n 1n 2=13,当L 3断路时,副线圈的电压不变,总电阻增大,电流变小,L 1变暗,L 2两端的电压变大,L 2变亮,总功率变小,由P =U 2R 总,U 不变,R 总增大.答案:CD8.图甲是远距离输电线路的示意图,图乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( )A .发电机输出交流电压的有效值约为500 VB .用户用电器上交流电的频率是100 HzC .输电线的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定D .当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:由图象可知交流电压的最大值为U m =707 V ,因此其有效值为U =7072 V ≈500 V ,故A 正确;发电机的输出电压随时间变化的关系,由图可知,T =0.02 s ,故f =1T =10.02Hz=50 Hz ,故B 错误;输电线的电流由输送的功率与电压决定的,与降压变压器原、副线圈的匝数比无关,故C 错误;当用户用电器的总电阻增大时,用户的功率减小,降压变压器的输出功率减小,则输入的功率减小,输入的电流减小,输电线上损失的功率减小,故D 正确.答案:AD二、计算题(本大题共2小题,共36分.需写出规范的解题步骤)9.(2016·北京卷)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中.图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R 随温度t 变化的示意图.由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)解析:由图可知,热敏电阻在温度上升时,阻值下降,故其导电能力增强;相对金属热电阻而言,热敏电阻在温度变化时,阻值变化明显,故对温度更敏感.答案:增强 敏感10.一台小型发电机的最大输出功率为100 kW ,输出电压恒为500 V ,现用电阻率为1.8×10-8Ω·m ,横截面积为10-5 m 2的输电线向4×103 m 远处的用户输电,要使发电机满负荷运行时,输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%,求:(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少?(2)如果用户用电器的额定电压为220 V ,那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少?(3)想一想,当深夜接入电路的用电器减少时,用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V ?若用电器电路中电流为100 A ,求此时用电器两端的电压数值.解析:(1)输电要用两根导线,则输电线的电阻为r =ρ2l S =1.8×10-8×2×4×10310-5Ω=14.4 Ω 由题意知P 损=P ×4%=(PU 2)2r105×0.04=(105U 2)2×14.4U 2=6 000 V升压变压器原、副线圈匝数比 n 1n 2=U 1U 2=5006 000=112(2)I 2=P U 2=1056×103 A =503AU 损=I 2·r =503×14.4 V =240 V而U 3=U 2-U 损=6 000 V -240 V =5 760 V n 3n 4=U 3U 4=5 760220=28811降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11(3)用电器总数减少时,用电器两端电压将增大,由题知I ′4=100 A ,则由:I ′4I ′3=n 3n 4=28811,所以I ′3=27572U ′损=I ′3·r =27572×14.4 V =55 V而U 1、U 2不变U ′3=U 2-U ′损=(6 000-55) V =5 945 V U ′3U ′4=n 3n 4U ′4=n 4n 3×U ′3=11288×5 945 V ≈227 V答案:(1)1∶12 (2)288∶11 (3)大于 220 V 227 V。
2016万卷作业卷(二十三)恒定电流1一 、单选题(本大题共4小题 。
在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的) 1. 如图,小灯泡A 、B 完全相同,带铁芯的线圈上的直流电阻可忽略,则( )A .S 闭合瞬间,A 不亮,B 立即亮 B .S 闭合瞬间,B 不亮,A 立即亮C .稳定后再断开S 瞬间, A 、B 灯同时熄灭D .稳定后再断开S 瞬间, B 灯立即熄灭,A 灯突然闪亮一下再熄灭2. 如图所示电路中,电源电动势为E 、内阻为r ,R 1、R 2、R 3、R 4均为定值电阻,A 、B 为两个小灯泡.当电路中某电阻发生故障后,A 灯变亮、B 灯变暗,则该故障可能为 A .R 1短路 B .R 2断路 C .R 3短路 D .R 4断路3. 如图所示,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3均为定值电阻,与均为理想电表;开始时开关S闭合,均有读数,某时刻发现和读数均变大,则电路中可能出现的故障是A .R 1断路B .R 2断路C .R 1短路D .R 3短路4. 在如图所示电路中,已知电表均为理想仪表,且小灯泡的电阻小于电源的内阻,电流表A 、电压表V 1、电压表V 2的读数分别为I 、U 1和U 2,P 为被细线悬挂在两平行金属板间的带电小球,细线与竖直方向间的夹角为θ,则当滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离的过程中,电流表A 、电压表V 1、电压表V 2读数变化量大小分别是△I 、△U 1和△U 2,下列说法中正确的是( )4A.△U2大于△U1B.灯泡变亮、细线与竖直方向间的夹角θ变大C.电源的输出功率变大D.变大、变大二、多选题(本大题共3小题)5.如图所示,电键K闭合,电流表、电压表均为理想电表,若电阻R1断路,则下列说法正确的是()6. 已知两电源的电动势E l>E2,当外电路电阻为R时,外电路消耗功率正好相等。
当外电路电阻降为R’时,电源为E1时对应的外电路功率P l,电源为E2时对应的外电路功率为P2,电源E1的内阻为r1,电源E2的内阻r2。
回扣练11:恒定电流与交变电流1.如图所示,电源电动势E =12 V ,内阻r =1.0 Ω,电阻R1=4.0 Ω,R 2=7.5 Ω,R 3=5.0 Ω,电容器的电容C =10 μF.闭合开关S ,电路达到稳定后电容器的电荷量为( )A .4.5×10-5 CB .6.0×10-5C C .7.5×10-5 CD .1.2×10-4 C 解析:选B.闭合开关S ,R 1和R 3串联,电容器的电压等于R 3的电压,为:U =R 3R 1+R 3+r E =54+5+1×12 V =6.0 V ; 电容器上所带的电荷量Q =CU =10×10-6×6.0 C=6.0×10-5C ;故选B.2.(多选)在如图所示的电路中,电容器C 的上极板带正电.为了使该极板仍带正电且电量增大,下列办法中可采用的是( )A .增大R 1,其他电阻不变B .增大R 2,其他电阻不变C .增大R 3,其他电阻不变D .增大R 4,其他电阻不变解析:选AD.A 项:增大R 1时,R 1上的分压增大,而下极板上电势不变,故上极板电势升高,则电容器两端的电势差增大,极板上电荷量增大,故A 正确;B 项:若增大R 2时,R 2上的分压增大,则R 1两端的电势差减小,上极板上电势降低,而下极板电势不变,故可能使下极板带正电,或电量减小,故B 错误;C 项:增大R 3,则R 3分压增大,故下极板的电势升高,会出现与B 相同的结果,故C 错误;D 项:增大R 4,则R 4分压增大,R 3两端的电势差减小,故下极板上电势降低,上下极板间电势差增大,故电量增大,故D 正确.3.如图,在含有理想变压器的电路中,三个定值电阻R 2=R 3=2R 1,电流表为理想交流电表,U 为有效值恒定的正弦交流电源.当S 闭合时,电流表的示数为I ;当S 断开时,电流表的示数为5I 9.该变压器原、副线圈匝数比n 1n 2为( )A .2B .3C .4D .5解析:选A.设变压器原、副线圈匝数比为k ,则可知,开关闭合时,副线圈电流为kI ,根据理想变压器原理可知U -IR 1kI R 2R 3R 2+R 3=k ,同理U -59IR 1k 59IR 2=k ,联立解得:k =2,故A 正确. 4.如图所示,电源电动势为E ,内阻为r ,平行板电容器的两金属板水平放置,开关S 是闭合的,两板间一质量为m 、电荷量为q 的油滴恰好处于静止状态,G 为灵敏电流计.则以下说法正确的是( )A .在将滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中,油滴向上加速运动,G 中有从b 到a 的电流B .在将滑动变阻器滑片P 向下移动的过程中,油滴向下加速运动,G 中有从b 到a 的电流C .在将滑动变阻器滑片P 向上移动的过程中,油滴仍然静止,G 中有从a 到b 的电流D .在将S 断开后,油滴仍保持静止状态,G 中无电流通过解析:选A.滑片P 向上移动,滑动变阻器接入电路的电阻增大,总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,因U =E -I (r +R 1),可知电容器两极板间电压变大,油滴受到的电场力增大,油滴向上运动,两极板间电压变大,说明电容器充电,G 中电流方向从b 到a ,选项A 正确,B 、C 错误;将S 断开后,电容器放电,G 中有电流,电压减小,电场力减小,油滴向下运动,选项D 错误.5.如图所示的电路中,电源的电动势为E ,内阻为r ,当闭合开关S 1,滑动变阻器滑片P 向左移动的过程中,下列结论正确的是( )A .小灯泡L 变暗B .电流表读数变大,电压表读数变小C .电容器C 上电荷量增加D .电源的总功率变小解析:选B.滑动变阻器滑片P 向左移动的过程中,滑动变阻器的有效阻值变小,闭合电路的外电阻变小,电路总电流增加,路端电压减小,所以电流表读数变大,电压表读数变小,选项B 正确.电路总电流增加,小灯泡L 变亮,选项A 错误.小灯泡L 两端电压增加,滑动变阻器两端的电压减小,电容器的电压减小,电容器上的电荷量减小,选项C错误.当电路外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大,滑动变阻器滑片P 向左移动的过程中,外电路电阻变小,外电路电阻可能比电源内阻相差更大,也可能相差更小,所以电源的输出功率可能减小,也可能变大,选项D 错误.6.如图所示,某发电机输出功率是100 kW ,输出电压是250 V ,从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω,要使输电线上的功率损失为5%,而用户得到的电压正好为220 V ,求升压变压器和降压变压器原、副线圈匝数比分别是( )A .16∶1 190∶11B .1∶16 11∶190C .1∶16 190∶11D .16∶1 11∶190解析:选C.输电线损失功率 P 线=100×103×5% W=5×103 W ,所以,输电线电流I 2=P 线R 线=25 A , 升压变压器原线圈电流I 1=P 2U 1=400 A , 故升压变压器原、副线圈匝数比n 1n 2=I 2I 1=116. 升压变压器副线圈端电压U 2=n 2n 1·U 1=4 000 V ,输电线损失电压U 线=I 2·R 线=200 V ,降压变压器原线圈电压U 3=U 2-U 线=3 800 V , 故降压变压器原、副线圈匝数比为n 3n 4=U 3U 4=19011. 故选项C 正确.7.(多选)在如图所示的U I 图象中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线,直线Ⅱ为某一电阻R 的伏安特性曲线.用该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路.由图象可知( )A .电源的电动势为3 V ,内阻为0.5 ΩB .电阻R 的阻值为1 ΩC .电源的输出功率为2 WD .电源的效率为66.7%解析:选ABD.由图象可知,该电源的电动势E =3 V ,内阻r =0.5 Ω,电阻R 的阻值为1 Ω仍由图象可知,用该电源直接与R 相连组成闭合电路时,路端电压U =2 V ,电流I=2 A ,则电源的输出功率P =UI =2×2 W=4 W ,电源的效率η=UI EI ×100%=23×100%≈66.7%,故选项A 、B 、D 正确,选项C 错.8.(多选)在家用交流稳压器中,变压器的原、副线圈都带有滑动头,如图所示,当变压器输入电压发生变化时,可上下调节P 1、P 2的位置,使输出电压基本稳定在220 V 上.现发现输出电压高于220 V ,下列措施可能的是( )A .P 1不动,将P 2向上移B .P 2不动,将P 1向上移C .P 1向下移,将P 2向上移D .P 1向上移,将P 2向下移解析:选BD.当P 1不动,将P 2向上移时,副线圈的匝数增加,输出的电压将会增加,故A 错误;当P 2不动,将P 1向上移时,原线圈的匝数增加,根据电压与匝数成正比可知,此时输出的电压将会减小,故B 正确;当将P 1向下移,同时P 2向上移时,原线圈的匝数减小,副线圈的匝数增加,根据电压与匝数成正比可知,此时输出的电压将会增加,故C 错误;当将P 1向上移,同时P 2向下移时,原线圈的匝数增加,副线圈的匝数减小,根据电压与匝数成正比可知,此时输出的电压将会减小,故D 正确.所以BD 正确,AC 错误.9.(多选)如图,单匝矩形导线框abcd 与匀强磁场垂直,线框电阻不计,线框绕与cd 边重合的固定转轴以恒定角速度从图示位置开始匀速转动,理想变压器匝数比为n 1∶n 2.开关S 断开时,额定功率为P 的灯泡L 1正常发光,电流表示数为I ,电流表内阻不计,下列说法正确的是( )A .线框中产生的电流为正弦式交变电流B .线框从图中位置转过π4时,感应电动势瞬时值为P IC .灯泡L 1的额定电压等于n 1P n 2ID .如果闭合开关S ,则电流表示数变大解析:选ABD.线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,线框中产生的是电流为正弦式交变电流,故A 正确;线框从中性面转动,所以感应电动势的瞬时值表达式为e =2PI sin ωt ,当转动π4时,感应电动势的瞬时值2P I sin π4=P I ,故B 正确;原线圈两端的电压U 1=P I,根据电压与匝数成正比,得U 1U 2=n 1n 2,副线圈两端的电压U 2=n 2U 1n 1=n 2P n 1I ,即灯泡的额定电压为n 2P n 1I,故C 错误;S 闭合,副线圈负载电阻变小,输出功率变大,输入功率变大,P 1=U 1I ,得I =P 1U 1变大,即电流表示数变大,故D 正确;故选ABD.10.如图(a)所示,理想变压器原副线圈匝数比n 1∶n 2=55∶4,原线圈接有交流电流表A 1,副线圈电路接有交流电压表V 、交流电流表A 2、滑动变阻器R 等,所有电表都是理想电表,二极管D 正向电阻为零,反向电阻无穷大,灯泡L 的阻值恒定.原线圈接入的交流电压的变化规律如图(b)所示,则下列说法正确的是( )A .交流电压表V 的读数为33 2 VB .灯泡L 两端电压的有效值为16 2 VC .当滑动变阻器的触头P 向上滑动时,电流表A 2示数减小,A 1示数增大D .由图(b)可知交流发电机转子的角速度为100π rad/s解析:选BD.电压表的读数为电压的有效值,原线圈的电压有效值为440 V ,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压有效值为32 V ,所以电压表的读数为32 V ,所以A 错误;根据电流的热效应,则有U 22R ·T 2=U 2L RT ,灯泡L 两端电压的有效值为U L =16 2 V ,故B 正确;当滑动变阻器的触头P 向上滑动时,电阻R 的阻值减小,总电阻减小,流过副线圈的电流增大,根据理想变压器中原副线圈的电流与匝数关系,流过原线圈的电流增大,故电流表A 2示数增大,A 1示数增大,故C 错误;由图可得T =0.02 s ,交流发电机转子的角速度为ω=2πT=100π rad/s ,故D 正确.故选BD.最新精选试卷。
专题突破练11恒定电流和交变电流(时间:45分钟满分:100分)选择题(共12小题,共100分。
在每小题给出的四个选项中,第1~8小题只有一个选项符合题目要求,选对得8分。
第9~12小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得9分,选对但不全的得5分,有选错或不答的得0分)1.某同学为研究电动机在启动和工作过程中电流的变化情况,设计如图所示的电路,则下列说法正确的是()A.电动机启动时的电流小于正常工作时的电流B.电动机有负载时的电流小于空载时的电流C.若增大电动机的负载,则电流增大D.由于电动机内阻不变,因此电流与电动机的负载无关答案 C解析电动机消耗的电能等于转化的机械能与产生的内能之和,由于电动机启动时的速度小于正常工作时的速度,故转化的机械能较小,此时产生的内能较大,即电流较大,A错误;有负载时速度减慢,机械能输出减小,电流增大,大于空载时的电流,B错误,C正确;综上所述D错误。
2.(2017洛阳一模)在如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,三个理想电表的示数都发生了变化,电表的示数分别用I、U1、U2表示,下列判断正确的是()A.I减小,U1增大B.I增大,U2减小C.I增大,U1减小D.I减小,U2增大〚导学号答案 B解析当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,R1和R2串联支路电阻变小,电流变大,电流表示数I增大,由欧姆定律可知,R1两端电压增大,电压表示数U1增大。
由极限法分析可知,电压表示数U2减小。
选项B正确,A、C、D错误。
3.(2017山西省重点中学联考)图甲为理想变压器的示意图,其原、副线圈的匝数比为4∶1,电压表和电流表均为理想电表,R1为阻值随温度升高而变小的热敏电阻,R1为定值电阻。
若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦式交变电流。
下列说法中正确的是()甲乙A.输入变压器原线圈的交流电压的表达式为u=36sin 50πt VB.变压器原、副线圈中的电流之比为4∶1C.t=0.01 s时,发电机的线圈平面位于中性面D.R1温度升高时,变压器的输入功率变小答案 C解析由题图乙可知交流电压最大值U m=36 V,周期T=0.02 s,可由周期求出角速度的值为rad/s=100π,则可得交流电压u的表达式u=36sin 100πt V,故A错误;根据可知变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4,故B错误;t=0.01 s 时,瞬时值为零,发电机的线圈平面与磁场方向垂直,发电机的线圈平面位于中性面,故C正确;R1处温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,变压器的输入功率变大,故D错误;故选C。
第9讲恒定电流和交变电流考点一恒定电流电路的动态分析1 在如图9-1所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S1,断开开关S2,电压表示数为U,电流表示数为I.若将滑动变阻器R滑片向下移动,则下列说法中正确的是()图9-1A.电压表示数增大B.通过电阻R2的电流方向为a到bC.电阻R1消耗的功率减小D.若滑动变阻器R滑片位置不动,闭合开关S2,电流表示数减小[导思] ①滑动变阻器滑片向下移动时,电路的总电阻如何变化?②电压表V和电流表A的示数表示哪部分电路两端的电压和其中的电流?③电容器在电路中怎么分析处理?归纳闭合电路动态分析的方法(1)程序法:“部分→整体→部分”——电路结构的变化(R的变化)→R总的变化→I总的变化→U外的变化→支路的变化.(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.(3)结论法:“串反并同”——即与变化的电阻串联的用电器变化与电阻变化相反,与变化的电阻并联的用电器变化与电阻变化相同.式如图9-2所示电路中,R1=1 Ω,R2=R3m=2 Ω,电源电动势E=3 V,内阻r=1.5 Ω.电流表示数为I,电压表示数为U.在滑动变阻器的滑动触头P从a滑到b的过程中,下列判断正确的是()图9-2A.I减小,U增大B.减小,不变C.电源的最大输出功率为1.5 WD.R1获得的最大功率为1.5 W考点二交变电流的产生及描述2 如图9-3所示,N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO'匀速转动,线框面积为S,线框电阻不计,在OO'左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,外电路接有电阻R和理想电流表A,那么可以确定的是()图9-3A.从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为e=NBSωsin ωtB.电流表的示数I=C.R两端电压有效值U=D.一个周期内R的发热量为Q=[导思] ①线圈转动一圈的过程中,哪些边的导线切割了磁感线?②电压表和电流表的读数与最大值有何关系? ③计算热量应用交流电的什么数值?归纳(1)线圈通过中性面时的特点:穿过线圈的磁通量最大;线圈中的感应电动势为零;线圈每经过中性面一次,感应电流的方向改变一次.(2)瞬时值表达式:书写瞬时值表达式时要弄清三个关键:最大值、角速度、零时刻线圈所处的位置.①确定交流电的峰值,根据已知图像或由E m=NBSω求出相应峰值;②明确线圈的初始位置,找出对应的函数关系式:从中性面开始计时,函数表达式为e=E m sin ωt;从垂直中性面开始计时,函数表达式为e=E m cos ωt.(3)交变电流“四值”的应用:计算线圈某时刻的受力情况时用瞬时值,讨论电容器的击穿电压时用峰值,计算与电流的热效应有关的电功、电功率、电热、保险丝的熔断电流等问题时用有效值,计算通过电路截面的电荷量时用平均值.式1 如图9-4所示,矩形金属线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动角速度为ω,匝数为N,线圈电阻不计.下列说法正确的是()图9-4A.将原线圈抽头P向上滑动时,灯泡变亮B.线圈abcd转动加速时,灯泡亮度变暗C.图示位置时,矩形线圈中电流最大D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω,则变压器原线圈电压的有效值为NBSω式2 给额定功率为60 W、额定电压为220 V的白炽灯加上如图9-5所示的电压,恰使灯正常发光,则所加电压U0的大小约为()图9-5A.220 VB.310 VC.350 VD.440 V考点三理想变压器3 如图9-6所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表.开始时开关S未闭合,下列说法正确的是 ()图9-6A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电压表 V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,电流表A1示数变大D.若闭合开关S,则电流表A1示数变大,A2示数变大[导思] ①变压器的输入功率与副线圈电路消耗的功率是什么关系?②当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,负载的总电阻怎样变化?③闭合开关S,负载的总电阻怎样变化?归纳理想变压器的动态分析:(1)明确变量和不变量,一般情况下原线圈电压不变,原、副线圈的匝数比不变,其他物理量可能随电路的变化而发生变化.(2)明确动态变化过程中的决定关系:当原、副线圈匝数比一定时,U2由U1决定,I1由I2决定,P1由P2决定.(3)分析思路:U1U2I2I1P1式 (多选)图9-7中理想变压器的原线圈依次接入如图9-8所示的甲、乙两个正弦交流电源.接电源甲后,调节滑动变阻器滑片位置使小灯泡A正常发光,灯泡的功率及电流频率分别为P1、f1;保持滑片位置不变,改用电源乙,小灯泡的功率及电流频率分别为P2、f2.已知小灯泡电阻不变,则()图9-7 图9-8A.f1︰f2=3︰2B.P1︰P2=2︰1C.若将滑动变阻器滑片向左移动,电源乙可能使小灯泡正常发光D.若将变压器动片P向下移动,电源乙可能使小灯泡正常发光专题四电路与电磁感应第9讲恒定电流和交变电流高频考点探究考点一例1D[解析] 将滑动变阻器R滑片向下移动,R连入电路的阻值减小,电路总电阻减小,干路电流I总=增大,电压表的示数U=E-I总(r+R1)减小,电容器两端的电压减小,则电荷量Q=CU也减小,电容器将放电,R2中的电流从b到a,选项A、B错误;通过电阻R1的电流增大,所以电阻R1消耗的功率P=R1增大,选项C错误;若滑动变阻器R滑片位置不动,闭合开关S2,电路总电阻减小,干路电流增大,则电压表示数减小,而滑动变阻器R连入电路的阻值不变,所以通过滑动变阻器的电流减小,即电流表示数减小,选项D正确.例1变式C[解析] 由图可判断,R3的右端电阻与电压表串联,对电压表的影响可忽略,电压表测量R1两端的电压,电流表测量干路的电流,当P由a向b滑动时,R3连入电路的阻值由0开始增大,回路总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,电压表示数U=IR1减小,选项A错误;根据欧姆定律可知,==R1不变,选项B错误;外电路电阻R=R1+,R3由0增大到2 Ω,则R由1 Ω增大到2 Ω,而当R=r=1.5 Ω时电源的输出功率最大,P m==1.5 W,选项C 正确;当R3=0时,干路电流最大,R1的功率最大,R1m=R1=1.44 W,选项D错误.考点二例2B[解析] 由图可知,线框只有一半在磁场中,故产生的电动势的最大值为E m=NBω=,瞬时值表达式为e=sin ωt,选项A错误;电流表的示数为I==,选项B正确;R两端电压的有效值U=E==ωNBS,选项C错误;一个周期内R的发热量Q=I2RT=R·=,选项D错误.例2变式1D[解析] 将原线圈抽头P向上滑动时,原线圈匝数变多,根据U1∶U2=n1∶n2可得,输出电压减小,灯泡变暗,选项A错误;线圈abcd转动加速时,原线圈两端电压增大,根据U1∶U2=n1∶n2可得,输出电压增大,灯泡变亮,选项B错误;图示位置时,矩形线圈位于中性面,矩形线圈中电流为零,选项C错误;若线圈abcd转动的角速度变为2ω,则变压器原线圈电压的最大值E'm=2NBSω,根据T=·+0可得,变压器原线圈两端电压的有效值U'1=NBSω,选项D正确.例2变式2C[解析] 所加电压的周期T=20×10-3s =20 ms,一个周期内通电时间t=8 ms,设电灯的电阻为R,加上图示的电压时功率为P L,有P L·T=·t,得P L=·,而P L=,则=·,解得U0≈350 V,选项C正确.考点三例3B[解析] 滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,总电阻也变大,而副线圈两端的电压没有变化,所以干路中的电流减小,R1消耗的功率变小,选项A错误;干路中的电流变小,R1两端的电压变小,并联电路的电压变大,即电压表V示数变大,选项B正确;由于变压器副线圈干路中的电流变小,所以原线圈中的电流变小,即电流表A1的示数变小,选项C错误;闭合开关S后,并联电路的阻值变小,总电阻也变小,干路中的电流变大,R1两端的电压变大,并联电路的电压变小,通过R2的电流变小,即电流表A2示数变小,选项D错误.例3变式AD[解析] 变压器不改变交流电的频率,由图像可知1.5T1=T2,即=,所以=,选项A正确;由图像可知甲、乙两个电源的电动势最大值之比为2∶1,两种情况下副线圈两端的电压有效值之比为2∶1,所以两种情况下通过灯泡的电流之比为2∶1,根据P=I2R可知=,选项B错误;若将滑动变阻器滑片向左移动,滑动变阻器连入电路的电阻增大,通过灯泡的电流更小了,所以不可能使小灯泡正常发光,选项C错误;若将变压器动片P向下移动,即减小,根据=可知,U2增大,即副线圈两端电压增大,电源乙可能使小灯泡正常发光,选项D正确.。
十一、恒定电流与交变电流姓名: ________班级: ________1.经过一阻值 R = 100 Ω的电阻的交变电流如下图,其周期为 1 s .电阻两头电压的有效值为()A .12 VB .4 10 VC .15 VD .8 5V R = 100 Ω的电阻产生的热量为 Q 1= 2(I 12Rt 1+分析: 一个周期内,该沟通电经过阻值为I 22Rt 2)= 2×(0.12×100 ×0.4+ 0.22×100 ×0.1) J = 1.6 J .设该沟通电的电流有效值为 I ,则 Q 2= I 2 RT , 因为 Q 1=Q 2,故经过电阻的电流有效值为I =10A ,故电阻两头电压的有效值为410 V ,25选项 B 正确.答案: B2.如图甲为小型旋转电枢式沟通发电机的原理图,其矩形线圈在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中, 绕垂直于磁场方向的固定轴 OO ′匀速转动,线圈的两头经集流环和电刷与电阻 R=10 Ω连结,与电阻 R 并联的沟通电压表为理想电表,示数是10 V .图乙是矩形线圈的磁 通量 Φ 随时间 t 变化的图象,则 ( )A .电阻 R 上的电功率为 20 WB .0.02 s 时 R 两头的电压刹时价为零C .R 两头的电压随时间变化的规律是 i = 14.1cos100πt (V)D .经过 R 的电流随时间变化的规律是 i = cos50πt (A)分析: 电阻 R 耗费的电功率为 P =U2= 10 W ,选项 A 错误; 0.02 s 时磁通量变化率最R大,R 两头的电压刹时价最大, 选项 B 错误;R 两头的电压 u 随时间 t 变化的规律是u = 10 2cos 100πt (V) = 14.1cos 100πt (V) ,经过 R 的电流 i 随时间 t 变化的规律是 i = 1.41cos 100πt (A) , 选项 C 正确,选项 D 错误.答案: C3. (多项选择 )如图 1 所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不一样的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图 2 中曲线 a 、 b 所示,则 ( )A .两次 t = 0 时辰线圈平面均与中性面重合B .曲线 a 、 b 对应的线圈转速之比为 2∶3C .曲线 a 表示的交变电动势频次为 25 HzD .曲线 b 表示的交变电动势有效值为 10 V分析: t = 0 时辰,两次产生的沟通电的电动势刹时价均为零,所以线圈平面均与中性面重合,A 项正确;题图 2 中 a 、b 对应的周期之比为2∶ 3,所以线圈转速之比 n a ∶ a b = 1 ∶ 1T a T b =3∶ 2,B 项错误; a 线表示的交变电动势的频次为 f a = 1 = 1 - 2 Hz = 25 Hz ,C 项正确;T a 4×10a 线对应线圈的电动势的最大值2πE bmE am = NBS · = 15 V , b 线对应线圈的电动势的最大值T a2πE bm = T a 2 , E bm = 10 V ,有效值 E b = 102 V ,D 项错误.=NBS · ,所以E am = V =5T b T b 3 2答案: AC 4. (多项选择 )某沟通发电机的输出电压随时间变化的图象如下图,输出功率是 20 kW ,现用 5000 V 高压输电,输电线上的总电阻是 40 Ω,再利用 n 1∶ n 2= 22∶ 1 的降压变压器降 压后供应用户,则以下说法正确的选项是 ( )A .交变电流的频次为 100 HzB .发电机输出电压的有效值为220 VC .流过高压输电线的电流为 125 AD .降压变压器输出电压的有效值为 220 V分析: 由图象可知周期 T = 0.02 s ,所以频次 f = 50 Hz ,选项 A 错误;沟通发电机的输P 2×104 出电压为 U 0= 220 V ,选项 B 正确;由 P = UI 可知高压输电电流 I = U 0= 5×103 A =4 A ,选项 C 错误;变压器的输入电压 U 1= U 0-IR = (5000 -4×40) V = 4840 V ,由U 1=n 1可知降压变U 2 n 2压器的输出电压为U 2= n 2 4840 V =220 V ,选项 D 正确.U 1=22n 1答案: BD5. (多项选择 )一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是 5∶ 1,原线圈接入电压 220 V 的正弦交变电流,各元件正常工作, 一只理想二极管和一个滑动变阻器 R 串连接在副线圈上, 如下图. 电 压表和电流表均为理想沟通电表,则以下说法正确的选项是 ()A .原、副线圈中的电流之比为5∶ 1B .电压表的读数约为 31.11 V2.9 ×103J C .若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω,则 1 分钟内产生的热量为 D .若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均减小1∶ 5,选项 A 错误;原线 分析: 原、副线圈中的电流与匝数成反比,所以电流之比为圈接入电压为 220 V 的正弦交变电流, 原、副线圈的电压与匝数成正比, 所以副线圈两头电 压为 44 V ,因为副线圈接着二极管,它拥有单导游电性,而电表示数均是交变电流的有效值,依占有效值的定义有 442 T U 2×T ,进而求得电压表两头电压有效值为U =22 2 R × = R 2V ≈ 31.11 V ,选项 B 正确;若滑动变阻器接入电路的阻值为 20 Ω,则 1 min 内产生的热量为U 2 3Q = R ·t = 2.9 ×10J , C 正确;滑片向上滑动,滑动变阻器接入的阻值变小,其两头的电压不变,所以经过滑动变阻器的电流变大,即电压表示数不变,电流表示数变大,D 错误. 答案: BCabcd 的面积为 S = 0.03 m 2,共6.如下图是某小型沟通发电机的表示图,其矩形线圈有 10 匝,线圈总电阻为 r = 1 Ω,线圈处于磁感觉强度大小为 2 2π T 的匀强磁场中,可绕与磁场方向垂直的固定对称轴 OO ′转动,线圈在转动时能够经过滑环和电刷保持与外电路电阻 R = 9 Ω 的连结.在外力作用下线圈以恒定的角速度 ω= 10πrad/s 绕轴 OO ′匀速转动时,下列说法中正确的选项是 ()A .电阻 R 的发热功率是 3.6 WB .沟通电流表的示数是 0.6 AC .用该沟通发电机给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔必定为0.02 sD .假如将电阻 R 换成标有 “ 6 V 3 W ”字样的小灯泡,小灯泡能正常工作分析:线圈中的感觉电动势最大值为E m =nBS ω= 6 2 V ,所以电动势有效值为E =6 V ,电流表的读数 I = E=0.6 A ,电阻 R 的发热功率 P =I 2R = 3.24 W ,所以 A 错误, B 正确;R + r2πT = ω= 0.2 s ,故用该电源给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔是 0.2 s ,所以 C 错误; 电动势有效值是 6 V ,但因为线圈有电阻, 所以 “6 V 3 W ”的小灯泡不可以正常工作, D 错误.答案: B 7. (多项选择 )如图甲为远距离输电表示图,变压器均为理想变压器,升压变压器原、副线圈匝数比为 1∶100,其输入电压如图乙所示,远距离输电线的总电阻为 100 Ω.降压变压器 右边部分为一火警报警系统原理图,此中 R 1 为必定值电阻, R 2 为用半导体热敏资料制成的传感器,当温度高升时其阻值变小. 电压表 V 显示加在报警器上的电压 (报警器未画出 ).未 出现火警时,升压变压器的输入功率为750 kW ,则以下说法中正确的有 ()A .降压变压器副线圈输出的交变电流频次为 50 HzB .远距离输电线路消耗功率为 180 kWC .当出现火警时,电压表 V 的示数变小D .当出现火警时,输电线上的电流变小 分析: 由题图乙知交变电流的周期为 0.02 s ,所以频次为 50 Hz ,A 正确;由题图乙知升压变压器输入电压有效值为 250 V ,依据变压比公式知升压变压器副线圈两头电压为25000 V ,所以输电线中的电流为 30 A,输电线损失的电压为ΔU= IR= 30×100 V = 3000 V ,输电线路消耗功率为ΔP=ΔU·I= 90 kW , B 错误;当出现火警时传感器 R2阻值减小,降压变压器副线圈中电流增大,输电线上电流变大,电压变大,降压变压器输入、输出电压都变小,定值电阻的分压增大,电压表V 的示数变小, C 正确, D 错误.答案: AC。
训练11 恒定电流与交变电流一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分.第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求.)1.如图所示的电路中,R 1是定值电阻,R 2是光敏电阻,电源的内阻不能忽略.闭合开关S ,当光敏电阻上的光照强度增大时,下列说法中正确的是( )A .通过R 2的电流减小B .电源的路端电压减小C .电容器C 所带的电荷量增加D .电源的效率增大解析:当光敏电阻上的光照强度增大时,光敏电阻的阻值会减小,电路的总电阻减小,电路中的总电流增大,流过R 2的电流增大,故A 错误;电路中的总电流增大,路端电压减小,故B 正确;路端电压减小,电容器两端的电压减小,电容器所带的电荷量减小,故C错误;电源效率:η=P 总-P 内P 总=I 2R 总-I 2r I 2R 总=R 总-r R 总=1-rR 总,总电路的电阻减小,所以电源的效率就减小,故D 错误.答案:B2.如图所示,图中的三个电表均为理想电表,当滑动变阻器滑片P 向左端缓慢移动时,下面说法中正确的是( )A .电压表的读数减小,电流表的读数增大B .电压表的读数增大,电压表的读数增大C .电阻R P 消耗的功率增大,电容器C 所带电荷量增加D .电压表的读数减小,电流表的读数减小解析:P 向左端缓慢移动,R P 增大,R 总=r +R 1+R 2+R P 增大,电流表读数I =ER 总减小,测量R 2两端的电压U 2=IR 2减小,故D 正确.测量R 2和R P 的总电压,或电源和R 1的外电压,即U 1=I (R 2+R P )=E -I (r +R 1)故增大,A 、B 错误.电阻R P 消耗的功率P =I 2R P ,不能确定,但电容器C 所带电荷量Q =CU 1增大,故C 错误.答案:D 3.小型交流发电机的原理图如图所示:单匝矩形线圈ABCD 置于匀强磁场中,绕过BC 、AD 中点的轴OO ′以恒定角速度旋转,轴OO ′与磁场垂直.矩形线圈通过滑环与理想交流电流表A 、定值电阻R 串联.下列说法中正确的是( )A .线圈平面与磁场垂直时,交流电流表A 的示数最小B .线圈平面与磁场平行时,流经定值电阻R 的电流最大C .线圈平面与磁场垂直时,通过线圈的磁通量变化率最大D .线圈平面与磁场平行时,通过线圈的磁通量最大 答案:B4.(2013·四川高考)用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110 V ,通过负载的电流图象如图所示,则 ( )A .变压器输入功率约为3.9 WB .输出电压的最大值是110 VC .变压器原、副线圈匝数比是1∶2D .负载电流的函数表达式i =0.05sin(100πt +π2) A解析:由负载电流图象知,负载电流I 2=0.052 A ,变压器的输出功率P 2=I 2U 2=0.052×110W ≈3.9 W ,输入功率P 1=P 2=3.9 W ,A 正确;输出电压的最大值为U 2m =110 2 V ,B 错误;变压器原、副线圈的匝数比是n 1n 2=U 1U 2=2∶1,C 错误;由图象知,负载电流的函数表达式i =0.05sin 100πt (A),D 错误.答案:A5.将阻值为100 Ω的电阻丝绕成一个100匝的闭合矩形线圈,让其在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速运动,如图甲所示,产生的感应电动势如图乙所示.则可以判断( )A .t =0时刻线圈应转到图甲所示的位置B .该线圈的转速为100π r/sC .穿过线圈的磁通量的最大值为150πWbD .线圈转一周所产生的电热为9.68 J解析:零时刻感应电动势为零,磁通量变化最慢,线圈应与磁场垂直,A 错误;产生感应电动势的周期为0.02 s ,则线圈的转速为50 r/s ,B 错误;感应电动势的最大值E m =NBSω,Φm =BS =31111 000π Wb ,C 错误;线圈转一周所产生的电热Q =(E m 2)2R ×T =9.68 J ,D 正确.答案:D6.如图所示的电路中,E 为电源,R 0为定值电阻,R 1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小),R 2、R 3为滑动变阻器,C 为平行板电容器.当开关S 闭合时,电容器两极板间有一带电微粒恰好处于静止状态.下列说法正确的是( )A .只逐渐增大照在R 1上的光照强度,电阻R 0消耗的电功率变大,带电微粒向上运动B .只将R 3的滑动端P 3向上端移动时,电源消耗的功率变大,带电微粒向上运动C .只将R 2的滑动端P 2向下端移动时,带电微粒向下运动D .断开开关S ,带电微粒将向下运动解析:只逐渐增大R 1的光照强度,R 1的阻值减小,外电路总电阻减小,总电流增大,电阻R 0消耗的电功率变大,滑动变阻器的电压变大,电容器两端的电压增大,两板间的场强增大,故微粒向上运动,故A 正确;R 3与电容器串联,只将R 3的滑动端P 3向上端移动时,电路稳定时相当于导线,故改变R 3的滑片的位置不会影响电路中电流及电压,故带电微粒静止不动,故B 错误;只调节电阻R 2的滑动端P 2向下端移动时,电容器并联部分的电阻变大,所以电容器两端的电压变大,两板间的场强增大,故带电微粒向上运动,故C 错误;若断开开关S ,电容器处于放电状态,电荷量变小,板间场强减小,带电微粒所受的电场力减小,将向下运动,故D 正确.答案:AD7.如图所示,一理想变压器原线圈接正弦交变电源,副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化),灯上均标有(36 V ,6 W)字样,此时L 1恰正常发光,图中两个电表均为理想电表,其中电流表显示读数为0.5 A ,下列说法正确的是( )A .原、副线圈匝数之比为3∶1B .变压器的输入功率为12 WC .电压表的读数为18 VD .若L 3突然断路,则L 1变暗,L 2变亮,输入功率减小解析:因L 1正常发光,L 1两端的电压为36 V ,电流I =P U =636 A =16A ,L 2、L 3的电流均为112A ,两端的电压为18 V ,电功率为1.5 W ,所以副线圈的输出电压为36 V +18 V =54 V ,副线圈的输出功率为6 W +1.5 W +1.5 W =9 W ,原线圈输入的功率也为9 W ;由变压比公式I 1I 2=n 2n 1知,0.516=n 2n 1,n 1n 2=13,当L 3断路时,副线圈的电压不变,总电阻增大,电流变小,L 1变暗,L 2两端的电压变大,L 2变亮,总功率变小,由P =U 2R 总,U 不变,R 总增大.答案:CD8.图甲是远距离输电线路的示意图,图乙是发电机输出电压随时间变化的图象,则( )A .发电机输出交流电压的有效值约为500 VB .用户用电器上交流电的频率是100 HzC .输电线的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定D .当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小解析:由图象可知交流电压的最大值为U m =707 V ,因此其有效值为U =7072 V ≈500 V ,故A 正确;发电机的输出电压随时间变化的关系,由图可知,T =0.02 s ,故f =1T =10.02Hz=50 Hz ,故B 错误;输电线的电流由输送的功率与电压决定的,与降压变压器原、副线圈的匝数比无关,故C 错误;当用户用电器的总电阻增大时,用户的功率减小,降压变压器的输出功率减小,则输入的功率减小,输入的电流减小,输电线上损失的功率减小,故D 正确.答案:AD二、计算题(本大题共2小题,共36分.需写出规范的解题步骤)9.(2016·北京卷)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中.图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R 随温度t 变化的示意图.由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)解析:由图可知,热敏电阻在温度上升时,阻值下降,故其导电能力增强;相对金属热电阻而言,热敏电阻在温度变化时,阻值变化明显,故对温度更敏感.答案:增强 敏感10.一台小型发电机的最大输出功率为100 kW ,输出电压恒为500 V ,现用电阻率为1.8×10-8Ω·m ,横截面积为10-5 m 2的输电线向4×103 m 远处的用户输电,要使发电机满负荷运行时,输电线上的损失功率不超过发电机总功率的4%,求:(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少?(2)如果用户用电器的额定电压为220 V ,那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少?(3)想一想,当深夜接入电路的用电器减少时,用电器两端的电压是大于、小于还是等于220 V ?若用电器电路中电流为100 A ,求此时用电器两端的电压数值.解析:(1)输电要用两根导线,则输电线的电阻为r =ρ2l S =1.8×10-8×2×4×10310-5Ω=14.4 Ω 由题意知P 损=P ×4%=(PU 2)2r105×0.04=(105U 2)2×14.4U 2=6 000 V升压变压器原、副线圈匝数比 n 1n 2=U 1U 2=5006 000=112(2)I 2=P U 2=1056×103 A =503A U 损=I 2·r =503×14.4 V =240 V而U 3=U 2-U 损=6 000 V -240 V =5 760 V n 3n 4=U 3U 4=5 760220=28811降压变压器原、副线圈匝数比为288∶11(3)用电器总数减少时,用电器两端电压将增大,由题知I ′4=100 A ,则由:I ′4I ′3=n 3n 4=28811,所以I ′3=27572U ′损=I ′3·r =27572×14.4 V =55 V而U 1、U 2不变U ′3=U 2-U ′损=(6 000-55) V =5 945 V U ′3U ′4=n 3n 4U ′4=n 4n 3×U ′3=11288×5 945 V ≈227 V答案:(1)1∶12 (2)288∶11 (3)大于 220 V 227 V。
恒定电流1.(多选)如图所示,电源E 对电容器C 充电,当C 两端电压达到80 V 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( )错误!未指定书签。
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85 V ,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(江苏卷)【答案】 BCD错误!未指定书签。
点睛:本题源自于2009年江苏高考物理卷的第5题,以闪光灯发光问题为背景考查电容器的充放电问题,解题的关键是要弄清电路的工作原理和电容器2.【2016·北京卷】某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。
为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是: ( )A .一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B .一个伏特表和多个定值电阻C .一个安培表和一个电阻箱D .两个安培表和一个滑动变阻器【答案】D错误!未指定书签。
【考点定位】考查了闭合回路欧姆定律的应用【方法技巧】对于闭合回路欧姆定律的应用,一定要注意公式形式的变通,如本题中E U Ir =+,错误!未指定书签。
,错误!未指定书签。
,结合给出的仪器所测量的值,选择或者变通相对应的公式。
3.【2015·北京·19】如图所示,其中电流表A 的量程为0.6A ,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A ;1R 的阻值等于电流表内阻的12;2R 的阻值等于电流表内阻的2倍。
若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是: ( )错误!未指定书签。
A .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04AB .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02AC .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06AD .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01A【答案】C【解析】 A 、B 、当接线柱1、2接入电路时,电阻1R 与电流表内阻并联后等效阻值为电流表电阻的13,由于电流表的满偏电压为定值,故量程扩大为原来的3倍,则每小格变为0.02×3=0.06A,选项A 、B 均错误。
专题十一 恒定电流和交变电流限时规范训练[单独成册](时间:45分钟)1. (多选)将电阻与一矩形线框相连接,矩形线框放在匀强磁场中匀速转动,流过电阻的电流随时间变化的i -t 图象如图所示.则下列说法中正确的是( )A .线框在t 1时刻与磁场方向垂直B .线框在t 2时刻与磁场方向垂直C .t 1~t 2时间内穿过线框的磁通量逐渐增大D .0~t 4时间内电流方向改变了2次解析:选BCD.由图象可知,t 1、t 3时刻感应电流最大,这两个时刻线框与中性面垂直,与磁场方向平行,A 错误;由图象可知,在t 2、t 4时刻,感应电流为零,这两个时刻线框平面与中性面重合,即与磁场方向垂直,B 正确;由以上分析可知,从t 1到t 2,线框由与磁场平行的位置转到与磁场垂直的位置,则穿过线框的磁通量逐渐增大,C 正确;由图象可知,0~t 4是一个周期,电流的方向改变了2次,D 正确.2.(2015·南京高三质检)图1中D 为理想二极管,具有单向导电性,R 是阻值均为10 Ω的定值电阻.当a 、b 间加有图2所示按正弦规律变化的交变电压时,交流电压表的示数约为( )A .36.7 VB .51.9 VC .73.3 VD .103.7 V 解析:选B.设二极管D 右端为一个整体,整体电阻为r ,整体两端电压为U 有效,根据交变电流有效值的定义知, 3112 2r ·T 2=U 2有效r ·T ,解得U 有效=2202V ,由电路分析知,电压表两端的电压占整体两端电压的三分之一,因此电压表的示数为13U 有效≈51.9 V,B 正确.3.(2015·高考天津卷) (多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ,P 为滑动变阻器的滑动触头.在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电,则( )A .保持Q 的位置不动,将P 向上滑动时,电流表读数变大B .保持Q 的位置不动,将P 向上滑动时,电流表读数变小C .保持P 的位置不动,将Q 向上滑动时,电流表读数变大D .保持P 的位置不动,将Q 向上滑动时,电流表读数变小解析:选BC.保持Q 的位置不动,则U 2不变,将P 向上滑动时,R 接入电路的电阻变大,根据I 2=U 2R 0+R 知,I 2变小,由I 1I 2=n 2n 1得I 1也变小,即电流表读数变小,选项A 错误、选项B 正确;保持P 的位置不动,将Q 向上滑动时,U 2变大,则根据P 2=U 22R 0+R 知副线圈输出功率变大,由P 1=P 2知,变压器原线圈输入功率P 1变大,而P 1=I 1U ,输入电压U 一定,I 1变大,即电流表读数变大,选项C 正确、选项D 错误.4.(2015·高考福建卷)图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,升压变压器T 的原、副线圈匝数分别为n 1、n 2,在T 的原线圈两端接入一电压u =U m sin ωt 的交流电源,若输送电功率为P ,输电线的总电阻为2r ,不考虑其他因素的影响,则输电线上损失的电功率为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 2U 2m 4rB.⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 1U 2m 4r C .4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 1n 22⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r D .4⎝ ⎛⎭⎪⎫n 2n 12⎝ ⎛⎭⎪⎫P U m 2r解析:选C.升压变压器T 的原线圈两端电压的有效值为U 1=U m 2;由变压关系可得U 1U 2=n 1n 2,则U 2=n 2U m 2n 1;因为输送电功率为P ,输电线中的电流为I 2=P U 2=2n 1P n 2U m ,则输电线上损失的电功率为ΔP =I 22(2r )=4n 21P 2r n 2U m,故选项C 正确. 5.在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E 、内电阻为r ,R 1、R 2为定值电阻,R 3为滑动变阻器,C 为电容器,○A 、○V 为理想电流表和电压表.在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中,下列说法中正确的是( )A .电压表示数减小B .电流表示数减小C .电容器C 所带电荷量增多D .a 点的电势降低解析:选D.滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中,滑动变阻器的电阻减小,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可得,干路电流增大,由UR 1=IR 1可知R 1两端电压即电压表的示数变大,选项A 错误;由U =E -Ir 可知路端电压U 减小;由UR 2=U -UR 1可得R 2两端的电压减小,又由I 2=UR 2R 2可得流过R 2的电流变小,在干路电流增大的情况下,电流表的示数将变大,选项B 错误;电容器两端的电压变小,根据C =Q U ,电容器所带电荷量将变少,选项C 错误;由于R 2两端的电压变小,所以a 点的电势变低,选项D 正确.6.如图是气敏传感器的工作原理图,R CO 是对一氧化碳(CO)敏感的二氧化锡半导体元件,其电阻随一氧化碳浓度的增加而减小,R 是一可变电阻,在ac 间接12 V 的恒定电压,bc 间接报警器.当环境中一氧化碳浓度增加到一定值时报警器发出警告.则( )A .当一氧化碳的浓度升高时,b 点的电势降低B .减小R 的阻值,可以提高气敏传感器的灵敏度C .适当增大ac 间的电压,可以提高气敏传感器的灵敏度D .若ac 间的电压减小可减小R 的阻值使气敏传感器正常工作解析:选C.当环境中一氧化碳浓度增大时,电阻R CO 减小,电压减小,bc 间电压增大,b 点电势升高,报警器发出警告,电阻R 值越大,在一氧化碳浓度增加时,bc 间电压越容易达到报警电压,同样增大ac 间电压,也可使bc 间容易达到报警电压,故A 、B 错误,C 正确,当ac 间电压减小时,应增大R 的阻值,才可使报警器正常工作,D 错误.7. (2016·济南模拟)(多选)某交流发电机的输出电压随时间变化的图象如图所示,输出功率是20 kW ,现用5 000 V 高压输电,输电线上的总电阻是40 Ω,再利用n 1∶n 2=22∶1的降压变压器降压后供给用户,则下列说法正确的是( )A .交变电流的频率为100 HzB .发电机输出电压的有效值为220 VC .流过高压输电线的电流为125 AD .降压变压器输出电压的有效值为220 V解析:选BD.由图象可知周期T =0.02 s ,所以频率f =50 Hz ,故选项A 错误;交流发电机的输出电压为U 0=220 V ,故选项B 正确;由P =UI 可知高压输电电流I =P U =20 0005 000A =4 A ,故选项C 错误;降压变压器的输入电压U 1=U -IR =5 000 V -4×40 V=4 840V ,由U 1U 2=n 1n 2可知降压变压器的输出电压为U 2=n 2n 1U 1=4 84022V =220 V ,故选项D 正确. 8.(2016·山西名校一模)某小型水电站的电能输送示意图如图所示,发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向R 0=11 Ω的纯电阻用电器供电.已知输电线的总电阻R =10 Ω,T 2的原、副线圈匝数比为4∶1,用电器两端的电压为u =2202sin 100 πt (V),将T 1、T 2均视为理想变压器.下列说法正确的是( )A .降压变压器的输入功率为4 400 WB .升压变压器中电流的频率为100 HzC .输电线R 消耗的功率为500 WD .当用电器的电阻减小时,输电线R 消耗的功率减小解析:选A.由题意,用电器两端的电压有效值为U =220 V ,则降压变压器的输出功率P =U 2R 0=4 400 W ,根据理想变压器的输入功率等于输出功率知,降压变压器的输入功率为4 400 W ,A 正确;升压变压器中电流的频率f =ω2π=50 Hz ,B 错误;由于通过R 0的电流为I =U R 0=20 A ,由变流比知,输电线上的电流为5 A ,则输电线R 消耗的功率为P ′=I 2线R =250 W ,C 错误;当用电器的电阻减小时,而T 2中输出电压不变,则通过用电器中的电流增大,由变流比知,输电线R 上的电流也增大,其消耗的功率也增大,D 错误.9.如图所示,理想变压器与电阻R ,交流电压表V 、交流电流表A 按图1所示方式连接,已知变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2=10∶1,电阻R =5 Ω.图2是R 两端电压U 随时间t 变化的图象,U m =10 2 V .则下列说法中正确的是( )A .交变电流的频率为50 2 HzB .电压表V 的读数为10 VC .电流表A 的读数为20 AD .变压器的输入功率为40 W解析:选B.由题图2知,交变电流的周期为0.02 s ,故频率f =1T=50 Hz ,A 错误;由于变压器输出端电压的最大值为10 2 V ,则其有效值即电压表的示数为10 V ,B 正确;由欧姆定律知,流过R 的电流为2 A ,由变流比知,原线圈电路中的电流为0.2 A ,C 错误;由变压比知,原线圈两端的电压为100 V ,则变压器的输入功率P =UI =100×0.2 W =20 W ,故D 错误.10.某发电站为一城市供电的示意图如图所示,其中M 为升压变压器,N 为降压变压器,假设两变压器均可视为理想变压器.已知变压器M 的输入电压U 1保持不变,输入电流、输入功率分别用I 1、P 1表示,输出电压、输出电流、输出功率分别用U 2、I 2、P 2表示;变压器N 的输入电压、输入电流、输入功率分别用U 3、I 3、P 3表示,输出电压、输出电流、输出功率分别用U 4、I 4、P 4表示;输电线的阻值为R ,输电线损失的功率为ΔP .下列关系式正确的是( )A .I 2=U 2RB .ΔP =(U 2-U 3)I 3C .I 2>I 3D .当用户的数量增加时,变压器N 的输入电压U 3增加解析:选B.M 、N 均为理想变压器,则P 1=P 2,根据I =P U 可知,输电线中的电流I 2=P 2U 2,A 错误;由电路图可知输电电流I 2=I 3,则输电线上损失的功率为ΔP =(U 2-U 3)I 3,B 正确、C 错误;当用户的数量增加时,输出功率增大,输电线中的电流增大,输电线上损失的电压增大,所以变压器N 的输入电压U 3减小,D 错误.11. (2015·高考广东卷)如图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器.原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P ,使输出电压有效值由220 V 降至110 V ,调节前后( )A .副线圈中的电流比为1∶2B .副线圈输出功率比为2∶1C .副线圈的接入匝数比为2∶1D .原线圈输入功率比为1∶2解析:选C.根据欧姆定律I =U R ,U 2由220 V 降至110 V ,副线圈上的电流变为原来的12,即调节前后,副线圈上电流之比为2∶1,选项A 错误;根据P =UI 知,U 、I 均变为原来的12时,副线圈上输出的功率变为原来的14,即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1,选项B 错误;根据理想变压器电压与匝数的关系U 1U 2=n 1n 2,当U 2由220 V 降至110 V 时,n 2变为原来的12,即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1,选项C 正确;根据理想变压器P 入=P 出,所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率,即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1,选项D 错误.12. (多选)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是5∶1,原线圈接入电压为220 V 的正弦交流电,各元件正常工作,一只理想二极管和一个滑动变阻器R 串联接在副线圈上,如图所示.电压表和电流表均为理想交流电表,则下列说法正确的是( )A .原、副线圈中的电流之比为5∶1B .电压表的读数约为31.11 VC .若滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω,则1分钟内产生的热量为2 904 JD .若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则两电表读数均减小解析:选BC.由n 1I 1=n 2I 2可得,I 1∶I 2=n 2∶n 1=1∶5,选项A 错误;U 1=220 V ,U 2=44 V ,电压表测量的是电阻R 两端的电压,其示数表示有效值,需要根据电流的热效应计算电压的有效值,取交流电的一个周期T ,考虑到二极管具有单向导电性,则U 22R ·T 2=U 2有效RT ,代入数据可得U 有效=22 2 V =31.11 V ,选项B 正确;1分钟内电阻R 上产生的热量为Q =U 2有效Rt =2 904 J ,选项C 正确;若将滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,但滑动变阻器两端电压的有效值不变,即电压表示数不变,滑动变阻器消耗的功率变大,输出功率变大,输入功率和输入电流均变大,所以电流表示数变大,选项D 错误.13.(2015·百校联盟名师押题卷)(多选)如图甲为小型旋转电枢式交流发电机,电阻为r =2 Ω矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接,右侧电路中滑动变阻器R 的最大阻值为R 0=407 Ω,滑动片P 位于滑动变阻器中央,定值电阻R 1=R 0、R 2=R 02,其它电阻不计.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,闭合开关S ,线圈转动过程中理想交流电压表示数是10 V ,图乙是矩形线圈磁通量Φ随时间t 变化的图象,则下列说法正确的是( )A .电阻R 2上的热功率为57W B .0.02 s 时滑动变阻器R 两端的电压瞬时值为零C .线圈产生的感应电动势随时间t 变化的规律是e =102cos 100πt (V)D .线圈开始转动到t =1600 s 的过程中,通过R 1的电荷量为2200πC 解析:选AD.根据串联电路分压关系,可求得R 2两端的电压为107 V ,故P =⎝ ⎛⎭⎪⎫1072207 W =57W ,A 正确;0.02 s 时线圈的磁通量为0,此时线圈中电动势最大,R 两端电压最大,B 错误;因线圈有内阻r ,故电动势最大值E m >10 2 V ,C 错误;由R 外=10 Ω,r =2 Ω,U =10 V 可得E m =NBS ω=12 2 V ,又q =NΔΦR 外+r =N BS sin 30°R 外+r ,以上各式联立可得:q =2200πC ,D 正确.。