專題能力訓(xùn)練11恒定電流和交變電流(時(shí)間:45分鐘滿分:98分)一、選擇題(本題共14小題,每小題7分,共98分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,17題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,814題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得7分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)1.(2019·浙江4月)電動(dòng)機(jī)與小燈泡串聯(lián)接入電路,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),小燈泡的電阻為R1,兩端電壓為U1,流過的電流為I1;電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為R2,兩端電壓為U2,流過的電流為I2。則()A.I1<I2B.U1U2>R1R2C.U1U2=R1R2D.U1U2<R1R2答案:D解析:小燈泡與電動(dòng)機(jī)串聯(lián),電流相等,I1=I2,A錯(cuò)誤;小燈泡是純電阻,適用于歐姆定律,U1=I1R1,電動(dòng)機(jī)是非純電阻,不適用于歐姆定律,U2>I2R2,則U1U2<I1R1I2R2=R1R2,B、C錯(cuò)誤,D正確。2.在如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為R,L1和L2為相同的燈泡,每個(gè)燈泡的電阻和定值電阻阻值均為R。電壓表為理想電表,S為單刀雙擲開關(guān),當(dāng)開關(guān)由1位置打到2位置時(shí),下列說法正確的是()A.L1亮度不變,L2將變暗B.L1將變亮,L2將變暗C.電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率將變小D.電壓表讀數(shù)將變小答案:D解析:開關(guān)在位置1時(shí),外電路總電阻R總=32R,電壓表示數(shù)U=32RR+32RE=35E,兩燈電壓U1=U2=15E,電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率為P熱=25E2R=4E225R。開關(guān)在位置2時(shí),外電路總電阻R總'=23R,電壓表示數(shù)U'=23RR+23RE=25E,燈泡L1的電壓U1'=15E,L2的電壓U2'=25E,電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率為P熱'=35E2R=9E225R,L1亮度不變,L2將變亮,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率將變大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由以上分析可知電壓表讀數(shù)變小,選項(xiàng)D正確。3.阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí),C所帶的電荷量為Q1;閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后,C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為()A.25B.12C.35D.23答案:C解析:S斷開時(shí)等效電路圖如圖甲所示。甲乙設(shè)每個(gè)電阻阻值為R,電路中總電阻R總1=5R3,干路電流I干1=ER總1=3E5R;電容器兩端電壓為U1=13I干1·R=E5,所帶電荷量為Q1=CU1=CE5;S閉合后,等效電路圖如圖乙所示,電路中總電阻為R總2=3R2,干路電流I干2=ER總2=2E3R,電容器兩端電壓U2=12I干2·R=E3,所帶電荷量Q2=CU2=CE3;綜上Q1Q2=35,C選項(xiàng)正確。4.在如圖所示的電路中,E為電源電動(dòng)勢,r為電源內(nèi)阻,R1和R3均為定值電阻,R2為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)R2的滑片在a端時(shí)閉合開關(guān)S,此時(shí)三個(gè)電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U,現(xiàn)將R2的滑片向b端移動(dòng),則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是()A.I1增大,I2不變,U增大B.I1減小,I2增大,U減小C.I1增大,I2減小,U增大D.I1減小,I2不變,U減小答案:B解析:由題圖可知R1、R2并聯(lián)后再與R3串聯(lián),電流表A1測通過R1的電流I1,A2測通過R2的電流I2,V測路端電壓U。現(xiàn)將R2的滑片向b端移動(dòng),R2阻值減小,電路總電阻減小,則總電流I增大;根據(jù)閉合電路歐姆定律知路端電壓U=E-Ir,所以電壓表示數(shù)U減小;由U3=IR3,可知U3增大;R1兩端電壓U1=U-U3,所以U1減小,則I1減小,而I=I1+I2,所以I2增大。故選項(xiàng)B正確。5.(2019·江蘇無錫模擬)矩形線框與理想電流表、理想變壓器和燈泡連接成如圖甲所示的電路。燈泡標(biāo)有“36 V40 W”的字樣且阻值可以視作不變,變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為21,線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列說法正確的是()A.圖乙電動(dòng)勢的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=362sin t VB.變壓器副線圈中的電流方向每秒改變50次C.燈泡L恰好正常發(fā)光D.理想變壓器輸入功率為20 W答案:D解析:由題圖乙可知,電動(dòng)勢的周期為0.02s,矩形線框的角速度=2T=20.02=100,故原線圈輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=72sin100tV,A錯(cuò)誤;交變電流的頻率為50Hz,在一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變2次,可知變壓器副線圈中的電流方向每秒改變100次,B錯(cuò)誤;變壓器輸入電壓有效值為U1=722V=362V,由原、副線圈的匝數(shù)比為21可知,輸出電壓為182V,則燈泡L不能正常發(fā)光,C錯(cuò)誤;燈泡電阻為R=U2P=32.4,輸出功率P2=U22R=(182)232.4W=20W,則理想變壓器輸入功率為20W,D正確。6.(2018·天津卷)教學(xué)用發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生正弦式交變電流。利用該發(fā)電機(jī)(內(nèi)阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電,電路如圖所示,理想交流電流表A、理想交流電壓表V的讀數(shù)分別為I、U,R消耗的功率為P。若發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?2,則 ()A.R消耗的功率變?yōu)?2PB.電壓表V的讀數(shù)變?yōu)?2UC.電流表A的讀數(shù)變?yōu)?ID.通過R的交變電流頻率不變答案:B解析:發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉硪话霑r(shí),產(chǎn)生電動(dòng)勢的最大值和有效值均變?yōu)樵瓉淼囊话?變壓器匝數(shù)比不變,故副線圈上的電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?選項(xiàng)B正確;對(duì)負(fù)載電阻R,由P=U2R可得,R消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?4,即副線圈消耗的功率變?yōu)樵瓉淼?4,故原線圈消耗的功率也變?yōu)樵瓉淼?4,而原線圈電壓變?yōu)樵瓉淼囊话?故原線圈中的電流(電流表示數(shù))變?yōu)樵瓉淼囊话?選項(xiàng)A、C均錯(cuò)誤;發(fā)電機(jī)線圈轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉硪话霑r(shí),線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)橐话?由f=2可得交變電流的頻率變?yōu)樵瓉淼?倍,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的電阻為R。變壓器為理想變壓器,則下列關(guān)系式正確的是()A.I1I2=n1n2B.I2=U2RC.I1U1=I22RD.I1U1=I2U2答案:D解析:由理想變壓器可知I1I2=n2n1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;I2=URR,而U2=UR+U3,故I2<U2R,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;P入=P出,即U1I1=U2I2,而U2I2R,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。8.邊長為l的正方形線框在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電流的最大值為Im,設(shè)燈泡的電阻為R,其他電阻不計(jì)。從如圖所示位置開始計(jì)時(shí),則()A.Im=Bl2RB.電路中交變電流的表達(dá)式為Imsin tC.電流表的讀數(shù)為Im2D.燈泡上產(chǎn)生的電功率為Im22R答案:AD解析:電動(dòng)勢最大值Em=Bl2,故電流的最大值Im=EmR=Bl2R,選項(xiàng)A正確;電流表的讀數(shù)為I=Im2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電阻R上產(chǎn)生的電功率P=I2R=Im22R,選項(xiàng)D正確;由圖示位置開始計(jì)時(shí),電流瞬時(shí)表達(dá)式為i=Imcost,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。9.如圖甲、乙分別表示兩種電壓的波形,其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化,圖乙所示的電壓是正弦函數(shù)的一部分。下列說法正確的是()A.圖甲、圖乙均表示交變電流B.圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=20sin 100t VC.圖甲所示電壓的有效值為20 VD.圖乙所示電壓的有效值為10 V答案:ABD解析:由題圖可以看出,圖甲、圖乙均為交變電流,圖甲為正弦式交變電流,瞬時(shí)表達(dá)式為u=20sin100t(V),電壓的有效值為202V=102V,選項(xiàng)A、B正確,C錯(cuò)誤。題圖乙的周期T=4×10-2s,由 U22RT=(102V)2R·T2得U2=10V,選項(xiàng)D正確。10.如圖所示,變壓器輸入有效值恒定的電壓,副線圈匝數(shù)可調(diào),輸出電壓通過輸電線送給用戶(電燈等用電器),R表示輸電線的電阻,則()A.用電器增加時(shí),變壓器輸出電壓增大B.要提高用戶的電壓,滑片P應(yīng)向上滑C.用電器增加時(shí),輸電線的熱損耗減少D.用電器增加時(shí),變壓器的輸入功率增加答案:BD解析:變壓器輸入有效值恒定的電壓,原、副線圈的匝數(shù)比不變,則副線圈的電壓U2=n2n1U1不變,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)用電器增加時(shí),電阻減小,由歐姆定律知I2=U2R,副線圈電流增大,輸電線的分壓增大,用戶獲得的電壓減小,故要提高用戶的電壓,滑片P應(yīng)向上滑,故選項(xiàng)B正確;當(dāng)用電器增加時(shí),副線圈電流增大,輸電線的熱損耗P=I22R增大,輸出功率由P2=U2I2知,輸出功率變大,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;用電器增加時(shí),副線圈電流增大,因?yàn)槭抢硐胱儔浩?故輸入功率等于輸出功率,輸入功率增加,選項(xiàng)D正確。11.如圖所示,直線、分別是電源與電源的路端電壓隨輸出電流變化的特性曲線,曲線是一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線,則 ()A.電源與電源的內(nèi)阻之比為127B.電源與電源的電動(dòng)勢之比為712C.若該小燈泡分別與電源和電源單獨(dú)連接,則小燈泡的電阻之比為3524D.若該小燈泡分別與電源和電源單獨(dú)連接,則電源和電源輸出功率之比為1021答案:AD解析:根據(jù)題圖,電源與電源的電動(dòng)勢都是10V,二者之比為11,電源內(nèi)阻為107,電源的內(nèi)阻為56,電源的內(nèi)阻與電源的內(nèi)阻之比為127,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。若該小燈泡與電源單獨(dú)連接,工作電流為5A,由I=ER+r可得小燈泡電阻為R=47,若該小燈泡與電源單獨(dú)連接,工作電流為6A,由I=ER+r可得小燈泡電阻為R=56,小燈泡的電阻之比為2435,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。若該小燈泡分別與電源和電源單獨(dú)連接,小燈泡電壓分別為207V和5V,電源輸出功率為5×207W=1007W,電源輸出功率為6×5W=30W,則電源和電源輸出功率之比為1021,選項(xiàng)D正確。12.一直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如圖所示。已知重物質(zhì)量m=50 kg,電源電壓U=110 V保持不變,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R=4 ,不計(jì)各處摩擦,當(dāng)電動(dòng)機(jī)以某一速度勻速向上提升重物時(shí),電路中的電流I=5 A(g取10 m/s2)。則()A.電源的輸出功率為100 WB.電動(dòng)機(jī)線圈電阻R的發(fā)熱功率為550 WC.提升重物的功率為450 WD.電動(dòng)機(jī)效率為81.8%答案:CD解析:電源的輸出功率P出=IU=5A×110V=550W,電動(dòng)機(jī)線圈電阻R的發(fā)熱功率P熱=I2R=100W,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。因能量守恒,電動(dòng)機(jī)對(duì)重物做的功的功率為P有=P出-P熱=550W-100W=450W,電動(dòng)機(jī)效率為=P有P出×100%=450550×100%=81.8%,選項(xiàng)C、D正確。13.(2019·山東青島二模)下圖為某小型電站高壓輸電示意圖,變壓器均為理想變壓器,發(fā)電機(jī)輸出功率為20 kW。在輸電線路上接入一個(gè)電流互感器,其原、副線圈的匝數(shù)比為110,電流表的示數(shù)為1 A,輸電線的總電阻為10 ,則下列說法正確的是()A.采用高壓輸電可以增大輸電線中的電流B.升壓變壓器的輸出電壓U2=2 000 VC.用戶獲得的功率為19 kWD.將P下移,用戶獲得的電壓將增大答案:BC解析:采用高壓輸電可以減小輸電線中的電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由II2=110可知I2=10A,由P=U2I2,解得U2=2000V,選項(xiàng)B正確;損失功率為P損=I22R=1000W,所以用戶獲得的功率為P1=P-P損=19kW,選項(xiàng)C正確;將P下移,n3增大,由U3U4=n3n4可知U4減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。14.如圖甲所示,M是一個(gè)小型理想變壓器,原、副線圈匝數(shù)比n1n2=111,a、b端接有正弦式交變電流,電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警電路原理圖,其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料(電阻隨溫度升高而減小)制成的傳感器,R1為一定值電阻,電壓表V和電流表A可視為理想電表。下列說法正確的是()A.變壓器副線圈的輸出電壓的表達(dá)式為u2=202sin 100t VB.當(dāng)傳感器R2所在處未出現(xiàn)火警時(shí),電壓表V的示數(shù)為20 VC.當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí),電壓表V的示數(shù)減小D.當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí),電流表A的示數(shù)減小答案:AC解析:由圖像可知該交變電流周期為T=0.02s,則其電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為 u1=2202sin100tV,由變壓器的變壓關(guān)系U1U2=n1n2可得變壓器副線圈的輸出電壓為u2=202sin100tV,選項(xiàng)A正確;輸出電壓的有效值為20V,與傳感器R2并聯(lián)的電壓表的示數(shù)小于20V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí),電阻R2減小,電流 I=U2R1+R2增大,電流表A的示數(shù)也增大,電壓表V的示數(shù)U=U2-IR1減小,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10