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專題四　第11講 直流與交流電路問題 限時：40分鐘 　選擇題(本題共12小題，其中1～7題為單選，8～12題為多選) 1．(2018北京市西城區(qū)高三下學(xué)期5月模擬)如圖所示為交流發(fā)電機的示意圖，從線圈通過如圖所示的位置開始計時。如果發(fā)電機產(chǎn)生的交變電流的頻率為50Hz，電動勢的最大值為400V，則發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢瞬時值表達式為(　D　) A．e＝400sin50t(V)　　　 B．e＝400cos50t(V) C．e＝400sin100t(V)　　　 D．e＝400cos100t(V) [解析]　因f＝50Hz，可知ω＝2πf＝100πrad/s，線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動，則瞬時值表達式是：e＝400cos100t(V)，故選D。 2．(2018四川省涼山州高三第三次診斷試題)用理想變壓器為一定值電阻R供電，變壓器輸入有效值恒定的正弦交流電，當(dāng)副線圈的滑動觸頭從最高點向下移動到匝數(shù)為原來的2/3時，則(　D　) A．副線圈的輸出電壓變?yōu)樵瓉淼?/2倍 B．流過原線圈的電流變成原來的3/2倍 C．R消耗的功率變成原來的2/3倍 D．變壓器的輸入功率變成原來的4/9倍 [解析]　理想變壓器，單匝電動勢恒定。當(dāng)副線圈的滑動觸頭向下移動到原來的時，U1不變，U2變成原來的；由I＝，可知流過原線圈的電流變成原來的；由P＝I2R，可知R消耗的功率變成原來的；由于P出＝P入，變壓器的輸入功率變成原來的；綜上分析D正確。 3．(2018山西省孝義市高三下學(xué)期一模理綜)如圖所示電路中，理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為1∶2，電阻R1、R2和R3的阻值分別是1Ω、2Ω和3Ω，正弦交流電源的電壓恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時，理想電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為(　C　) A．I　　　 B．I C．I　　　 D．2I [解析]　當(dāng)開關(guān)S斷開時，副線圈兩端的電壓U2＝I(R2＋R3)＝5I，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，得原線圈兩端的電壓為U1＝U2＝I，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，得原線圈電流I1＝2I，則電阻R1兩端的電壓為UR1＝I1R1＝2I，在原線圈回路中總電壓為U＝U1＋UR1＝；S閉合時R3被短接，電流表示數(shù)為I′，則副線圈兩端的電壓U′2＝I′R2＝2I′，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比，得原線圈兩端的電壓為U′1＝U′2＝I′，根據(jù)電流與匝數(shù)成反比，得原線圈電流I′1＝2I′，則電阻R1兩端的電壓為UR1＝I′1R1＝2I′，在原線圈回路中總電壓為U＝U′1＋U′RI＝3I′，即3I′＝，解得I′＝，故ABD錯誤，C正確；故選C。 4．(2018湖南省郴州市高三下學(xué)期一模)如圖所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點P原處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等。當(dāng)滑動變阻器R4的滑片向b端移動時(　C　) A．電壓表讀數(shù)增大 B．電流表讀數(shù)減小 C．電源的輸出功率逐漸增大 D．質(zhì)點P將向上運動 [解析]　當(dāng)滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，其接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知干路電流I增大。電容器板間電壓等于R3的電壓。R4減小，AB間并聯(lián)部分的總電阻減小，則R3的電壓減小，R3上消耗的功率逐漸減小，電容器板間場強減小，質(zhì)點P所受的電場力減小，所以質(zhì)點P將向下運動。流過電流表的電流IA＝I－I3，I增大，I3減小，則IA增大，所以電流表讀數(shù)增大。R4的電壓U4＝U3－U2，U3減小，U2增大，則U4減小，所以電壓表讀數(shù)減小。由于R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等，則外電路總電阻大于電源的內(nèi)阻r，當(dāng)外電阻減小時，電源的輸出功率逐漸增大。故ABD錯誤，C正確。故選：C。 5．(2018廈門市高三下學(xué)期第二次質(zhì)量檢測)如圖所示為原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)的理想變壓器，原線圈兩端接一正弦交變電流，一小燈泡L和滑動變阻器串聯(lián)接于副線圈兩端，滑動頭P置于中間，小燈泡正常發(fā)光。為了使小燈泡亮度變暗，可以采取的措施有(　C　) A．僅減少原線圈的匝數(shù)n1 B．僅增加副線圈的匝數(shù)n2 C．僅改變R的電阻，將滑動頭P向B端滑動 D．僅增大原線圈交流電電壓 [解析]　僅減少原線圈的匝數(shù)n1或者僅增加副線圈的匝數(shù)n2，則根據(jù)＝可知，副線圈兩端電壓都增大，即通過小燈泡的電流增大，都變亮，AB錯誤；僅改變R的電阻，將滑動頭P向B端滑動，滑動變阻器連入電路電阻增大，由于副線圈兩端電壓不變，所以副線圈中電流減小，燈泡變暗，C正確；僅增大原線圈交流電電壓，則原線圈輸入電壓U1增大，故U2也增大，通過燈泡的電流變大，變亮，D錯誤。 6．(2018福建省莆田市高三下學(xué)期模擬)如圖所示為某同學(xué)設(shè)計的高壓輸電模擬電路，升壓變壓器T1的原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝1∶k，降壓變壓器T2的原、副線圈匝數(shù)比n3∶n4＝k∶1，電阻r＝3Ω。升壓變壓器原線圈輸入電壓為16V的正弦交流電，降壓變壓器副線圈接額定電壓為15V、額定功率為45W的用電器。兩個變壓器可視為理想變壓器，要使用電器正常工作，則(　B　) A．k＝　　　 B．k＝3 C．k＝4　　　 D．k＝9 [解析]　用電器的電流為I4＝A＝3A，則輸電線上的電流：I3＝；U3＝kU4＝15k；因U2＝16k，則U2＝I3r＋U3，即16k＝3＋15k。解得，k＝3，故選B。 7．(2018北京市平谷區(qū)高三下學(xué)期理綜模擬)某同學(xué)學(xué)習(xí)了歐姆表原理后，想自己設(shè)計并改裝一個歐姆表。他手上有如下器材：量程100μA、內(nèi)阻500Ω的電流計；電動勢1.5V的一節(jié)干電池；滑動變阻器、電阻箱和若干定值電阻。他設(shè)計的電路如圖甲所示，實驗時他將兩表筆短接，電流計指針滿偏時，他計算出電路中的總電阻為15kΩ，然后他將一個10Ω和20Ω的電阻分別接到兩表筆之間時，發(fā)現(xiàn)電流計指針指示的位置幾乎一樣，很難區(qū)分。進一步研究后他認為，只有所測電阻與歐姆表總內(nèi)阻相當(dāng)時，測量結(jié)果才比較準(zhǔn)確。為此他想到了將小量程電流表改裝成大量程電流表的方法，設(shè)計了如圖乙所示的電路，并聯(lián)電阻R1后，可使干路電流是流經(jīng)電流計電流的n倍。若要測量阻值約20Ω的電阻，n的取值最合適的是(　B　) A．n＝10000　　　 B．n＝1000 C．n＝100　　　 D．n＝10 [解析]　由于要測量阻值約20Ω的電阻，測量結(jié)果才比較準(zhǔn)確，則有R1≈20Ω，干路電流I＝＋，流經(jīng)電流計電流I′＝，所以n＝＝＝＝751，故n的取值最合適的是1000，故ACD錯誤，B正確；故選B。 8．(2018山東省濰坊市高三下學(xué)期一模)如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為T，矩形線圈面積為0.08m2，匝數(shù)為10，電阻不計，通過電刷與理想變壓器原線圈相連，當(dāng)線圈繞垂直磁場的軸OO′以50πrad/s的角速度轉(zhuǎn)動，副線圈兩端交流電壓表的示數(shù)為16V，則(　AD　) A．在圖示位置時矩形線圈產(chǎn)生的電動勢為0V B．矩形線圈產(chǎn)生的交流電周期為0.02s C．矩形線圈產(chǎn)生的電動勢有效值為80V D．變壓器原副線圈匝數(shù)之比為5∶1 [解析]　在圖示位置時，磁通量最大，矩形線圈產(chǎn)生的電動勢為0V，故A正確；矩形線圈產(chǎn)生的交流電周期為T＝＝＝0.04s，故B錯誤；矩形線圈產(chǎn)生的電動勢最大值為Emax＝NBSω＝100.0850πV＝80V，矩形線圈產(chǎn)生的電動勢有效值為E有＝＝80V，故C錯誤；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為＝＝＝5∶1，故D正確；故選AD。 9．(2018山東省淄博市高三下學(xué)期第二次模擬)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5倍時，兩燈泡均能正常發(fā)光。下列說法正確的是(　AD　) A．原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1 B．原、副線圈匝數(shù)之比為5∶1 C．此時a和b的電功率之比為1∶1 D．此時a和b的電功率之比為1∶4 [解析]　由于兩個燈泡都正常發(fā)光，所以燈泡a兩端的電壓為U0，則原線圈兩端的電壓為4U0，b兩端的電壓為U0，所以原副線圈的匝數(shù)之比為＝＝，故A正確；B錯誤；根據(jù)匝數(shù)之比可以求出電流之比為1∶4，根據(jù)P＝UI知a和b的電功率之比為1∶4，故C錯誤；D正確；故選AD。 10．(2018陜西省榆林市高三下學(xué)期第四次模擬)圖甲為小型交流發(fā)電機的示意圖，在勻強磁場中，矩形金屬線圈繞與磁場方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的規(guī)律為圖乙中的正弦曲線。已知發(fā)電機線圈的內(nèi)阻為5Ω，外接燈泡的電阻為95Ω，其他電阻不計，則(　CD　) A．t＝0.005s時穿過線圈的磁通量最大 B．1s內(nèi)線圈中的電流方向改變50次 C．燈泡兩端的電壓為19V D．0～0.01s內(nèi)通過燈泡的電荷量為C [解析]　由圖象乙可知t＝0.005s時感應(yīng)電動勢最大，穿過線圈的磁通量為零，故A錯誤；由題圖乙可知周期T＝0.02s，線框每轉(zhuǎn)一周，電流方向改變兩次，每秒電流方向改變100次，故B錯誤；由題圖乙可知交流電電動勢的最大值是Em＝20V，有效值為：E＝＝20V，根據(jù)閉合電路的分壓特點得電燈兩端的電壓為：U＝＝V20V＝19V；故C正確；根據(jù)q＝得：0～0.01s時間內(nèi)通過燈泡的電量為q＝；Em＝BSω＝BS＝100πBS；代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得：q＝C，故D正確；故選CD。 11．(2018吉林省實驗中學(xué)高三下學(xué)期模擬)如圖所示，一理想變壓器將原線圈接在u＝220sin100π(V)的交流電壓上，原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝22∶1，定值電阻的阻值為25Ω，滑動變阻器的總阻值為35Ω。將滑動變阻器的滑片P從左向右滑動過程中，下列說法中正確的是(　AC　) A．副線圈輸出電壓的頻率為50Hz B．當(dāng)變壓器的輸出功率達最大時，電壓表的示數(shù)為5V C．當(dāng)滑動變阻器的功率達最大時，電流表的示數(shù)為0.2A D．滑片P滑到最右端時，變壓器的輸入功率為40W [解析]　原線圈的交流電壓頻率f＝＝Hz＝50Hz，變壓器不改變交流電的頻率，故副線圈輸出電壓為50Hz，故A正確；根據(jù)P＝UI，可知副線圈的電壓不變，輸出功率要最大，則副線圈的電流要最大，即副線圈總電阻最小，故當(dāng)滑動變阻器的電阻為0，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2，解得：U2＝U1＝220V＝10V，則此時的電流為I＝＝A＝0.4A，則電壓表U表＝IR＝0.42.5V＝10V，故B錯誤；將定值電阻R看成內(nèi)電阻，故當(dāng)滑動變阻器的阻值等于定值電阻的阻值為25Ω時滑動變阻器的功率達最大，則副線圈的電流I′＝＝A＝0.2A，故C正確；當(dāng)滑片P滑到最右端時滑動變阻器的有效值為0，由B項分析知此時的電流為0.4A，變壓器的輸入功率等于變壓器的輸出功率，則有P＝UI＝100.4W＝4W，故D錯誤；故選AC。 12．(2018天津市高考壓軸卷)圖乙中，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝5∶1。原線圈接入如圖甲所示的正弦交流電。電路中電表均為理想電表，定值電阻R1＝R2＝4Ω，D為理想二極管(該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大)，則(　ACD　) A．電阻R2兩端的電壓頻率為50Hz B．電流表的示數(shù)為5A C．原線圈的輸入功率為150W D．將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變 [解析]　由圖甲可知，交流電的周期為0.02s，故頻率為50Hz；而變壓器及二極管均不會改變交流電的頻率，故電阻R2兩端的電壓頻率為50Hz，A正確；經(jīng)變壓器后，輸出電壓為V＝20V，因二極管的單向?qū)щ娦?，只有一半時間內(nèi)有電壓加在R2兩端；則由有效值的定義可得U＝V＝10V；則電流表的示數(shù)為I＝A＝2.5A，B錯誤；原線圈輸入功率等于副線圈輸出的功率，輸出功率P＝W＋(2.5)24W＝150W，C正確；因輸出電壓由輸入電壓決定，故將R1摘掉，電壓表的示數(shù)不變，D正確。