第1講 直流電路與交流電路 限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練一、單項(xiàng)選擇題1(名師原創(chuàng))科技小組在探究交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律時(shí)，將電流計(jì)(0刻度在正中央)與一個(gè)保護(hù)電阻R0串聯(lián)后，接到交流發(fā)電機(jī)模型的兩個(gè)輸出端，如圖所示發(fā)電機(jī)模型線圈匝數(shù)可調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況，下列敘述與觀察結(jié)果相符的是()A電流計(jì)指針總是左、右擺動(dòng)B當(dāng)轉(zhuǎn)速很小時(shí)，電流計(jì)指針左、右擺動(dòng)C當(dāng)轉(zhuǎn)速很大時(shí)，電流計(jì)指示的為交變電流的有效值D當(dāng)線圈匝數(shù)少時(shí)，電流計(jì)指針左、右擺動(dòng)，當(dāng)線圈匝數(shù)多時(shí)，電流計(jì)指針指向某一側(cè)不為零的定值解析：交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的是交變電流，當(dāng)轉(zhuǎn)速很小時(shí)，流過(guò)電流計(jì)的電流方向變化較慢，電流計(jì)指針能隨電流方向的變化而左、右擺動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速很大時(shí)，電流方向變化很快，電流計(jì)指針來(lái)不及隨之變化而擺動(dòng)，因此穩(wěn)定時(shí)指針指向“0”刻度，不能測(cè)定交變電流的有效值，A、C錯(cuò)，B正確；線圈匝數(shù)不能改變電流方向變化的頻率，因此D錯(cuò)答案：B2如圖，一理想變壓器原線圈接入一交流電源，副線圈電路中R1、R2和R3均為定值電阻，V1和V2為理想電壓表，A1和A2為理想電流表開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，V1和V2的讀數(shù)分別為U1和U2；A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2.若交流電源電壓不變，現(xiàn)斷開(kāi)S，下列推斷正確的是()AU2可能變小、I2一定變小BU2一定不變、I2一定變小CI1一定變小、I2可能變大DI1可能變大、I2可能變大解析：交流電源電壓不變，U1數(shù)值不變，根據(jù)變壓器變壓公式可知，副線圈電壓只與原線圈電壓和變壓器原、副線圈匝數(shù)比有關(guān)現(xiàn)斷開(kāi)S，U2不變，副線圈所接電路的等效電阻增大，電流表A2的讀數(shù)I2變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確變壓器輸出功率減小，導(dǎo)致變壓器輸入功率變小，I1變小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤答案：B3在如圖所示的交流電路中，理想變壓器輸入電壓為u1U1msin 100t V，輸入功率為P1，輸出功率為P2，電壓表讀數(shù)為U2，各交流電表均為理想電表由此可知()A燈泡中電流方向每秒鐘改變100次B變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U1mU2C當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí)各個(gè)電表讀數(shù)均變大D當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向上移動(dòng)時(shí)P1變大，且始終有P1P2解析：由u1U1msin 100t V，可知交變電流頻率為50 Hz，燈泡中電流方向每秒鐘改變100次，選項(xiàng)A正確變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為U1mU2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向下移動(dòng)時(shí)，變壓器輸出電壓不變，電壓表讀數(shù)不變，變壓器輸出電流增大，電阻R1兩端電壓增大，燈泡兩端電壓減小，通過(guò)燈泡的電流減小，電流表讀數(shù)增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)頭向上移動(dòng)時(shí)，變壓器輸出電流減小，輸出功率減小，根據(jù)變壓器功率的制約關(guān)系，P1變小，且始終有P1P2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：A4(2016邯鄲二模)一般發(fā)電機(jī)組輸出的電壓在10 kV左右，不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求因此，要在發(fā)電站內(nèi)用升壓變壓器，升壓到幾百千伏后再向遠(yuǎn)距離輸電到達(dá)幾百千米甚至幾千千米之外的用電區(qū)之后，先經(jīng)“一次高壓變電站”“二次變電站”降到10 kV左右，再經(jīng)低壓變電站的降壓變壓器(可視為理想變壓器)降壓后供給某小區(qū)居民已知供給居民的交流電u220sin 100t V，該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為501，則()A原線圈上的電壓為11 000 VB原線圈中電流的頻率是100 HzC原線圈使用的導(dǎo)線應(yīng)該比副線圈的粗D高壓輸電有利于減少輸電線路中的損耗解析：供給某小區(qū)居民的交流電u220sin 100t V，最大值為220 V，故輸出電壓有效值為220 V，根據(jù)變壓公式，解得輸入電壓U150220 V11 000 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤由u220sin 100t V，解得頻率f50 Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤根據(jù)變壓器輸入功率等于輸出功率，變壓器原、副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，即，可知副線圈中的電流大于原線圈中的電流，所以副線圈的導(dǎo)線要比原線圈的導(dǎo)線粗，選項(xiàng)C錯(cuò)誤在輸送電功率一定的情況下，根據(jù)公式PUI可知，高壓輸電有利于減小輸電電流，輸電線上電功率損耗PI2r也會(huì)減少，選項(xiàng)D正確答案：D5(名師原創(chuàng))在如圖所示的電路中，已知電阻R1的阻值小于滑動(dòng)變阻器R的最大阻值閉合電鍵S，在滑動(dòng)變阻器的滑片P由左端向右滑動(dòng)的過(guò)程中，四個(gè)電表V1、V2、A1、A2的示數(shù)及其變化量分別用U1、U2、I1、I2、U1、U2、I1、I2表示下列說(shuō)法正確的是()AU1先變大后變小，I1不變BU1先變小后變大，I1變小C.的絕對(duì)值先變大后變小，的絕對(duì)值不變DU2先變小后變大，I2先變小后變大解析：滑片P由滑動(dòng)變阻器的左端向右端滑動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器R的左半部分與R1串聯(lián)然后與R的右半部分并聯(lián)，并聯(lián)電阻先變大后變小，所以電路總電阻先變大后變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，I2先變小后變大，U1先變大后變小，由極限法可得當(dāng)滑片P滑到滑動(dòng)變阻器右端時(shí)，電流表A1把R1所在支路短路，此時(shí)I1最大，所以I1一直增大，A、B錯(cuò)誤；對(duì)于C項(xiàng)，的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，保持不變，的絕對(duì)值等于R2，保持不變，所以C錯(cuò)誤；電阻R2不變，電壓表V2的示數(shù)U2I2R2，U2先變小后變大，D正確答案：D6(2015高考廣東卷)如圖所示為氣流加熱裝置的示意圖，使用電阻絲加熱導(dǎo)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(shù)不變，調(diào)節(jié)觸頭P，使輸出電壓有效值由220 V降至110 V調(diào)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(shù)比為21D原線圈輸入功率比為12解析：設(shè)副線圈的輸出電壓在兩種情況下分別為U2、U2，由題意知U2U221，兩種情況下，副線圈中的電流分別為I2、I2，副線圈中的電流比為I2I2U2U221，故A錯(cuò)誤；由功率P2、P2得P2P2UU2241，故B錯(cuò)誤；理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，故原線圈輸入功率比為41，D錯(cuò)誤；由變壓器規(guī)律得，解得21，C正確答案：C7某小型水電站的電能輸送示意圖如圖甲，發(fā)電機(jī)的輸出電壓變化規(guī)律如圖乙，輸電線總電阻為r，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器)要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則下列說(shuō)法正確的是()A乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin 200t VB.C當(dāng)用戶用電器的負(fù)載增加時(shí)，輸電線上損耗的功率增大D升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率解析：根據(jù)乙圖可知，電壓的最大值Um220 V，周期T0.02 s，所以 rad/s100 rad/s，則乙圖中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin 100t V，故A錯(cuò)誤；由變壓器的電壓比與匝數(shù)之比的關(guān)系得，因?yàn)槭巧龎鹤儔浩?，所?，因?yàn)槭墙祲鹤儔浩?，所?，所以，故B錯(cuò)誤；當(dāng)用戶用電器的負(fù)載增加時(shí)，輸電線上電流增大，則損耗的功率增大，故C正確；因是理想變壓器，則其輸入功率與輸出功率相等，但由于電線電阻功率損失，所以升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率，故D錯(cuò)誤答案：C8圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與R10 的電阻連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，示數(shù)是10 V，圖乙是矩形線圈磁通量隨時(shí)間t變化的圖象，則()A電阻R上的熱功率為20 WB0.02 s時(shí)R兩端的電壓瞬時(shí)值為零CR兩端的電壓u隨時(shí)間t變化的規(guī)律是u10cos 100t VD通過(guò)R的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律是icos 50t A解析：電壓表的示數(shù)為該電壓的有效值，因此電阻R上的熱功率P10 W，A錯(cuò)誤；由圖象可知，0.02 s時(shí)，磁通量為零，此時(shí)線圈處于垂直于中性面的位置，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)以及路端電壓應(yīng)該是最大的，B錯(cuò)誤；由圖象知，該交流電為余弦式變化的交流電，因此電壓的最大值為10 V，周期T0.02 s，則100 rad/s，所以電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律uUmcos t10cos 100t V，C正確；通過(guò)R的最大電流為Im A，因此電流隨時(shí)間的變化規(guī)律為iImcos tcos 100t A，D錯(cuò)誤答案：C二、多項(xiàng)選擇題9(2016高考全國(guó)卷)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈泡均能正常發(fā)光下列說(shuō)法正確的是()A原、副線圈匝數(shù)比為91B原、副線圈匝數(shù)比為19C此時(shí)a和b的電功率之比為91D此時(shí)a和b的電功率之比為19解析：設(shè)燈泡的額定電壓為U0，輸入電壓為燈泡額定電壓的10倍時(shí)燈泡正常發(fā)光，則變壓器原線圈的電壓為9U0，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為91，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由9U0IaU0Ib得，流過(guò)b燈泡的電流是流過(guò)a燈泡電流的9倍，根據(jù)PUI，a、b燈泡的電功率之比為19，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確答案：AD10(名師原創(chuàng))如圖所示，圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系，則()A兩種形式的交變電流最大值相同B兩種形式的交變電流有效值之比為1C兩種形式的交變電流周期之比為23D若使這兩種電流分別通過(guò)兩個(gè)完全相同的電阻，則經(jīng)過(guò)1 min的時(shí)間，兩電阻消耗的電能之比為13解析：由圖甲和圖乙分別表示的正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系圖象可知，兩種形式的交變電流最大值都是1 A，選項(xiàng)A正確；圖甲表示的正弦脈沖波周期為0.06 s，圖乙表示的方波的周期為0.04 s，兩種形式的交變電流周期之比為32，選項(xiàng)C錯(cuò)誤設(shè)正弦脈沖波的電流有效值為I1，根據(jù)有效值的定義，前周期和后周期的有效值都為 A，根據(jù)有效值的定義有( A)2R( A)2RIRT，解得I1 A圖乙表示的方波交變電流大小不變，其有效值等于最大值，I21 A兩種形式的交變電流有效值之比為I1I21，選項(xiàng)B錯(cuò)誤由WUItI2Rt可知，若使這兩種電流分別通過(guò)兩個(gè)完全相同的電阻，則經(jīng)過(guò)1 min的時(shí)間，兩電阻消耗的電能之比W甲W乙II13，選項(xiàng)D正確答案：AD11如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為51，原線圈接交流電源和交流電壓表，副線圈接有“220 V440 W”的熱水器、“220 V220 W”的抽油煙機(jī)如果副線圈電壓按圖乙所示規(guī)律變化，則下列說(shuō)法正確的是()A副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值為u220 sin 100t VB變流電壓表的示數(shù)為1 100 VC1 min內(nèi)變壓器輸出的電能為3.96104 JD熱水器的發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍解析：由題圖乙知，交變電流的峰值為220 V， rad/s100 rad/s，則副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin 100t V，故A正確由原副線圈電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系得電壓表的示數(shù)U1U25220 V1 100 V，B錯(cuò)誤熱水器和抽油煙機(jī)均正常工作，則1 min內(nèi)變壓器輸出的電能WP熱t(yī)P抽t3.96104 J，C正確熱水器的發(fā)熱功率為440 W，而抽油煙機(jī)的發(fā)熱功率遠(yuǎn)小于220 W，故D錯(cuò)誤答案：AC12如圖所示，圖甲中M為一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過(guò)程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示已知電流表讀數(shù)在0.2 A以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)不考慮電表對(duì)電路的影響，以下判斷不正確的是()A電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.6 VB變阻器向右滑動(dòng)時(shí)，V2讀數(shù)逐漸減小C此電路中，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為0.9 WD變阻器的最大阻值為30 解析：由電路圖甲知，電壓表V2測(cè)量路端電壓，電流增大時(shí)，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以最上面的圖線表示V2的電壓與電流的關(guān)系，此圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻，為r 2 ，當(dāng)電流I0.1 A時(shí)，U3.4 V，則電源的電動(dòng)勢(shì)EUIr(3.40.12)V3.6 V，故A正確；變阻器向右滑動(dòng)時(shí)，R阻值變大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，即V2讀數(shù)逐漸增大，故B錯(cuò)誤；由圖可知，電動(dòng)機(jī)的電阻rM 4 ，當(dāng)I0.3 A時(shí)，U3 V，電動(dòng)機(jī)輸出功率最大，最大為PUII2rM3 V0.3 A(0.3 A)24 0.54 W，故C錯(cuò)誤；當(dāng)I0.1 A時(shí)，電路中電流最小，變阻器的電阻為最大值，所以RR總rrM(24)30 ，故D正確答案：BC13如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖，其中矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)abcdL1，bcadL2，匝數(shù)為n，線圈的總電阻為r，線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為.線圈兩端通過(guò)電刷E、F與阻值為R的定值電阻連接從線圈經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則()A線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為nBL1L2B線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為enBL1L2cos tC經(jīng)過(guò)周期時(shí)間通過(guò)電阻R的電荷量為D此發(fā)電機(jī)在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為解析：線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBL1L2，選項(xiàng)A正確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的表達(dá)式eEmsin tnBL1L2sin t，選項(xiàng)B錯(cuò)誤根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有En，由閉合電路歐姆定律有I，又BL1L2，qIt，聯(lián)立解得q，選項(xiàng)C錯(cuò)誤線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E，電流的有效值I，交流發(fā)電機(jī)的輸出功率即電阻R的熱功率PI2R，選項(xiàng)D正確答案：AD14如圖所示，電阻不計(jì)的金屬導(dǎo)軌PQ、MN水平平行放置，間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌的P、M端接到匝數(shù)比為n1n212的理想變壓器的原線圈兩端，變壓器的副線圈接有阻值為R的電阻在兩導(dǎo)軌間x0區(qū)域有垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BB0sin 2kx(T)，一阻值不計(jì)的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好開(kāi)始時(shí)導(dǎo)體棒處于x0處，從t0時(shí)刻起，導(dǎo)體棒ab在沿x正方向的力F作用下做速度為v的勻速運(yùn)動(dòng)，則()A導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的交變電流的頻率為kvB交流電壓表的示數(shù)為2B0LvC交流電流表的示數(shù)為D在t時(shí)間內(nèi)力F做的功為解析：導(dǎo)體棒ab切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLvB0Lvsin 2kvt(V)，則產(chǎn)生的交變電流的頻率為kv，A正確；由EB0Lvsin 2kvt(V)可知，原線圈所加交變電流的有效值為U1，由得U2B0Lv，B錯(cuò)誤；因U2B0Lv，I2，由得I1，C錯(cuò)誤；依據(jù)能量守恒定律，得WFQRIRt，D正確答案：AD