專題四 電路和電磁感應第10講 恒定電流與交變電流一、單項選擇題1(2016河北保定質檢)在勻強磁場中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉動軸勻速轉動，如圖甲所示產生的交變電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示則下列說法正確的是()甲乙At0.01 s時穿過線框的磁通量最小B該交變電動勢的有效值為11 VC該交變電動勢的瞬時值表達式為e22cos 100t(V)D電動勢瞬時值為22 V時，線框平面與中性面的夾角為45解析：由題圖乙可知t0.01 s時，感應電動勢為零，線框位于中性面，穿過線框的磁通量最大，A錯誤；該交變電動勢的最大值Em22 V，有效值E22 V，B錯誤；由題圖乙知，該交變電動勢的瞬時值表達式為e22 sin 100t(V)，C錯誤；當eEmsin 22 V時，解得45，D正確答案：D2.小型手搖發(fā)電機線圈共N匝，每匝可簡化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場視為勻強磁場，方向垂直于線圈中心軸OO，線圈繞OO勻速轉動，如圖所示矩形線圈ab邊和cd邊產生的感應電動勢的最大值都為e0，不計線圈電阻，則發(fā)電機輸出電壓()A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是 Ne0 D有效值是 Ne0解析：由題意可知，線圈ab邊和cd邊產生的感應電動勢的最大值都為e0，因此對單匝矩形線圈總電動勢最大值為2e0，又因為發(fā)電機線圈共N匝，所以發(fā)電機線圈中總電動勢最大值為2Ne0，根據閉合電路歐姆定律可知，在不計線圈內阻時，輸出電壓等于感應電動勢的大小，即其峰值為2Ne0，故選項A、B錯誤；又由題意可知，若從圖示位置開始計時，發(fā)電機線圈中產生的感應電流為正弦式交變電流，由其有效值與峰值的關系可知，U，即UNe0，故選項C錯誤；選項D正確答案：D3圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動變阻器現(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一個位置，觀察到電流表A1的示數增大了0.2 A，電流表A2的示數增大了0.8 A則下列說法正確的是()(導學號 59230104)A電壓表V1示數增大B電壓表V2、V3示數均增大C該變壓器起升壓作用D變阻器滑片是沿cd的方向滑動解析：電流表示數增大，說明滑動變阻器接入電路的阻值減小，故應從c向d滑動，故D正確；電壓表V1、V2示數不變，故A、B錯誤；原副線圈中的電流和匝數成反比，即n1I1n2I2，電流變化時，n1I1n2I2，故，應是降壓變壓器，C錯誤答案：D4(2016南昌模擬)如圖所示，圖a中變壓器為理想變壓器，其原線圈接在u12sin(100t)V的交流電源上，副線圈與阻值R12 的電阻接成閉合電路，電流表為理想電流表圖b中阻值為R232 的電阻直接接到u12sin(100t)V的交流電源上，結果電阻R1與R2消耗的電功率相等，則()圖a圖bA通過電阻R1的交流電的頻率為0.02 HzB電阻R1消耗的電功率為9 WC電流表的示數為6 AD變壓器原、副線圈匝數比為41解析：由交流電瞬時值表達式u12sin 100t(V)可知，100 rad/s2f，該交流電的頻率為f50 Hz，周期為0.02 s，由于變壓器不改變交流電的頻率，所以通過電阻R1的交流電的頻率為50 Hz，選項A錯誤由題圖b可知，阻值為R232 的電阻兩端電壓的有效值為U12 V，電阻R2消耗的電功率為P24.5 W根據題述，電阻R1與R2消耗的電功率相等，可知電阻R1消耗的電功率為P1P24.5 W，選項B錯誤由P1I2R1，解得電流表的示數為I1.5 A，選項C錯誤變壓器副線圈兩端電壓U2IR13 V，變壓器原、副線圈匝數比為n1n2UU212341，選項D正確答案：D5若某小區(qū)變壓器輸入電壓為6 600 V，經過變壓器降壓，然后經過一段輸電線路給小區(qū)供電，該居民區(qū)有440戶以前每戶平均消耗電功率100 W，使用的降壓變壓器匝數比為1656，恰好能使額定電壓為220 V的用電器正常工作現(xiàn)在因家用電器增加，每戶平均消耗電功率為250 W若輸入電壓為6 600 V、輸電線路不變，為了使家用電器正常工作，需換用變壓器，則此變壓器原、副線圈匝數比應為(變壓器皆可視為理想變壓器)()A1109B2209C301 D2009解析：居民小區(qū)有居民440戶，以前每戶平均消耗電功率100 W，消耗的總功率為44 000 W，此時輸電線路上的電流為I1A200 A，使用的變壓器匝數比為1656，所以變壓器副線圈上的電壓為U26 V240 V，輸電線路上的電壓為240 V220 V20 V，輸電線電阻為0.1.家用電器增加，每戶平均消耗電功率為250 W時，消耗的總功率為110 000 W，此時輸電線路上的電流為500 A，輸電線路上的電壓為5000.1 V50 V，所以變壓器副線圈上的電壓為220 V50 V270 V，此時變壓器原、副線圈匝數比為6 6002702209，B正確答案：B6(2016韶關模擬)如圖所示，理想變壓器原線圈與電阻R0連接，原、副線圈的匝數比為201，b是原線圈的中心抽頭，副線圈連接有滑動變阻器、電壓表和電流表，電表均為理想電表已知交流電源電壓瞬時值表達式為u1220sin 100t(V)將單刀雙擲開關K扳向a后，下列說法中正確的是()A電壓表的示數為11 VB通過滑動變阻器R的交變電流的頻率為100 HzC保持K的位置不動，將滑動變阻器的滑片向下移，電壓表的示數減小，R0功率增大D若將單刀雙擲開關由a扳向b，滑動變阻器滑片不動，則電壓表的示數不變，電流表示數減小解析：電源電壓有效值為220 V，如果此電壓都加在原線圈上，由電壓之比等于匝數之比可得副線圈兩端電壓有效值為11 V，電壓表測量的是有效值，示數為11 V，但實際上R0有分壓作用，電壓表示數小于11 V，故A選項錯誤；變壓器不改變交變電流的頻率，由交變電壓的瞬時值表達式可知交變電流的頻率為50 Hz，故B選項錯誤；保持K的位置不變，將滑動變阻器的滑片向下移，電阻變小，副線圈中電流增大，原線圈中電流也隨之增大，R0的功率增大，R0兩端的電壓也增大，而交流電源的電壓不變，故變壓器的輸入電壓變小，副線圈兩端的電壓也相應減小，C選項正確；將單刀雙擲開關由a扳向b后，原線圈匝數變少，則副線圈兩端的電壓增大，電壓表的示數增大，滑動變阻器滑片不動，電流表示數也增大，D選項錯誤答案：C7.(2015廣東卷)如圖為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導氣管，視變壓器為理想變壓器原線圈接入電壓有效值恒定的交流電并保持匝數不變，調節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220 V降至110 V調節(jié)前后()A副線圈中的電流比為12B副線圈輸出功率比為21C副線圈的接入匝數比為21D原線圈輸入功率比為12解析：根據歐姆定律I，U2由220 V降至110 V，副線圈上的電流變?yōu)樵瓉淼?，即調節(jié)前后，副線圈上電流之比為21，選項A錯誤；根據PUI知，U、I均變?yōu)樵瓉淼臅r，副線圈上輸出的功率變?yōu)樵瓉淼模凑{節(jié)前后副線圈的輸出功率之比為41，選項B錯誤；根據理想變壓器電壓與匝數的關系，當U2由220 V降至110 V時，n2變?yōu)樵瓉淼模凑{節(jié)前后副線圈接入的匝數比為21，選項C正確；根據理想變壓器P入P出，所以原線圈輸入功率等于副線圈的輸出功率，即調節(jié)前后原線圈輸入功率之比為41，選項D錯誤答案：C8(2016全國四聯(lián))硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點如圖所示，圖線a是該電池在一定光照強度下的UI圖線，圖線b是一只某型號的定值電阻R的UI圖線現(xiàn)將該電池與電阻R串聯(lián)成一個閉合電路，下列說法中正確的是()(導學號 59230105)A此時該硅光電池的內阻為B這只定值電阻R的阻值為C此時電源的總功率為U2I2D此時電阻R消耗的功率為U1I2解析：由圖象知，該硅光電池的電動勢EU2，根據兩圖線交點所對應數據知，電阻R兩端的電壓為U1，流過R的電流為I1，則電池的內阻r，定值電阻R的阻值R，選項A錯誤、B正確；此時電源的總功率PEI1U2I1，選項C錯誤；電阻R消耗的功率PRU1I1，選項D錯誤答案：B二、多項選擇題9(2016湖北重點中學聯(lián)考)如圖是手機充電器的內部電路核心部分的簡化模型，將變壓器和二極管都視為理想元件，已知變壓器的原、副線圈匝數比為201，A、B端輸入電壓為U1220sin 100t(V)，對于輸出端CD(OD為副線圈的中心抽頭)()A輸出電壓的有效值為11 VB輸出電壓的有效值為5.5 VCCD端的輸出功率和AB端的輸入功率之比為12DCD端的輸出功率和AB端的輸入功率之比為11解析：由于OD為副線圈的中心抽頭，則A、B與C、D所連線圈匝數之比為401，CD兩端電壓的最大值為 V，而本題中的兩個二極管相當于把C、D之間的交變電壓的負值變?yōu)檎担@樣交變電流就全部變?yōu)檎?，且周期為原來的一半，因而有效值?.5 V，A錯誤，B正確變壓器AB端的輸入功率等于CD端的輸出功率，因而C錯誤，D正確答案：BD10如圖所示，面積為0.02 m2、內阻不計的100匝矩形線圈ABCD繞垂直于磁場的軸OO勻速轉動，轉動的角速度為100 rad/s，勻強磁場的磁感應強度為T.矩形線圈通過滑環(huán)與理想變壓器相連，觸頭P可移動，副線圈所接電阻R50 ，電表均為理想交流電表從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，則下列說法正確的是()A線圈中感應電動勢的表達式為e100cos 100t(V)BP上移時，電流表示數減小Ct0時，電壓表示數為100VD原、副線圈匝數比為21時，電阻R的電功率為50 W解析：感應電動勢eEmcos t，而EmnBS100V，感應電動勢瞬時值表達式為e100cos 100t(V)，A正確；當P向上移動時，原線圈匝數減少，由可知，輸出電壓增大，輸出電流增大，輸出功率增大，根據理想變壓器原理可知輸入功率增大，電流表示數增大，B錯誤；電壓表的示數為100 V，C錯誤；當原、副線圈匝數比為21時，輸出電壓為50 V，則電阻R的電功率為PW50 W，D正確答案：AD11.如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數可以通過滑動觸頭Q來調節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則()(導學號 59230106)A保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數變大B保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數變小C保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數變大D保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數變小解析：保持Q的位置不變時，輸出電壓U2不變，將P向上滑動時，電阻增大，副線圈電流變小，則原線圈電流也減小，電流表讀數變小，B正確將Q向上滑動時，輸出電壓U2變大，保持P的位置不變，電阻不變，副線圈電流變大，則原線圈電流也變大，電流表讀數變大，C正確答案：BC12(2016湖北七市聯(lián)考)一交流發(fā)電機和理想變壓器按如圖電路連接已知該發(fā)電機線圈匝數為N，電阻為r，當線圈以轉速n勻速轉動時，電壓表示數為U，燈泡(額定電壓為U0，電阻恒為R)恰能正常發(fā)光，則(電表均為理想電表)()A變壓器原、副線圈的匝數比為UU0B電流表的示數為C在圖示位置時，發(fā)電機線圈的磁通量為D從圖示位置開始計時，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為uUsin (2nt)解析：由變壓器變壓比公式可知，變壓器原、副線圈的匝數比n1n2UU0，選項A正確；燈泡恰能正常發(fā)光，說明變壓器輸出功率P2，根據變壓器輸出功率等于輸入功率可得UI，解得電流表的示數I，選項B正確；在題圖所示位置時，發(fā)電機的線圈處于中性面位置，發(fā)電機線圈的磁通量為BS，S為線圈面積，EmNBS2n，但是Em>U，所以在題圖所示位置時，發(fā)電機線圈的磁通量大于，選項C錯誤；從題圖所示位置開始計時，發(fā)電機產生電動勢的瞬時值表達式為eEmsin(2nt)，變壓器輸入電壓的瞬時值表達式為uUmsin (2nt)Usin (2nt)，選項D錯誤答案：AB13如圖所示，正方形線框abcd邊長為L，每邊電阻均為r，在磁感應強度為B的勻強磁場中繞cd軸以角速度轉動，c、d兩點與外電路相連，外電路電阻也為r，則下列說法中正確的是()AS斷開時，電壓表讀數為BL2BS斷開時，電壓表讀數為BL2CS閉合時，電流表讀數為BL2DS閉合時，電流表讀數為解析：線圈產生的感應電動勢有效值為EBS，當S斷開時，線框ab邊是電源，其余三邊是外電路，電壓表的示數是cd兩端電壓的有效值，UcdBL2，A錯誤，B正確；S閉合時，整個外電路的結構是電阻r與cd邊并聯(lián)再與ad、bc邊串聯(lián)，流過電阻r的電流即電流表的示數等于電路中總電流的一半，IA，C錯誤，D正確答案：BD14(2016全國100所名校示范卷)實驗小組利用如圖電路研究電壓的變化U與電流的變化I的關系，電流表、電壓表均為理想電表，D為理想二極管，C為電容器閉合開關S至電路穩(wěn)定后，將滑動變阻器的滑片P向左移動一小段距離，結果發(fā)現(xiàn)電壓表V1的示數改變量大小為U1，電壓表V2的示數改變量大小為U2，電流表的示數改變量大小為I，則下列判斷正確的是()(導學號 59230107)A.的值變大B.的值不變，且始終等于電源內阻rC電壓表V1的示數與電流表示數的比值變大D滑片向左移動的過程中，電容器的電容減小，帶電荷量減少解析：滑動變阻器的滑片P向左移動一小段距離，滑動變阻器接入電路的電阻變大，電路總電流減小，電阻R1兩端電壓和電源內電壓之和UR1Ur減小，電壓表V1的示數U1增大，且UR1UrU1，Rr，不變，選項A錯誤；電壓表V2的示數改變量大小為U2Ur，r，不變，選項B正確；電壓表V1的示數與電流表的示數之比R，滑動變阻器的滑片P向左移動一小段距離，R變大，選項C正確；電容器的電容C不變，選項D錯誤答案：BC