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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)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,17题只有一个选项符合题目要求,814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R1,两端电压为U1,流过的电流为I1;电动机的内阻为R2,两端电压为U2,流过的电流为I2。则()A.I1R1R2C.U1U2=R1R2D.U1U2I2R2,则U1U2I1R1I2R2=R1R2,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,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=32RR+32RE=35E,两灯电压U1=U2=15E,电源内阻的发热功率为P热=25E2R=4E225R。开关在位置2时,外电路总电阻R总=23R,电压表示数U=23RR+23RE=25E,灯泡L1的电压U1=15E,L2的电压U2=25E,电源内阻的发热功率为P热=35E2R=9E225R,L1亮度不变,L2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。3.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.23答案:C解析:S断开时等效电路图如图甲所示。甲乙设每个电阻阻值为R,电路中总电阻R总1=5R3,干路电流I干1=ER总1=3E5R;电容器两端电压为U1=13I干1R=E5,所带电荷量为Q1=CU1=CE5;S闭合后,等效电路图如图乙所示,电路中总电阻为R总2=3R2,干路电流I干2=ER总2=2E3R,电容器两端电压U2=12I干2R=E3,所带电荷量Q2=CU2=CE3;综上Q1Q2=35,C选项正确。4.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端时闭合开关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减小答案:B解析:由题图可知R1、R2并联后再与R3串联,电流表A1测通过R1的电流I1,A2测通过R2的电流I2,V测路端电压U。现将R2的滑片向b端移动,R2阻值减小,电路总电阻减小,则总电流I增大;根据闭合电路欧姆定律知路端电压U=E-Ir,所以电压表示数U减小;由U3=IR3,可知U3增大;R1两端电压U1=U-U3,所以U1减小,则I1减小,而I=I1+I2,所以I2增大。故选项B正确。5.(2019江苏无锡模拟)矩形线框与理想电流表、理想变压器和灯泡连接成如图甲所示的电路。灯泡标有“36 V40 W”的字样且阻值可以视作不变,变压器原、副线圈的匝数之比为21,线框产生的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.图乙电动势的瞬时值表达式为e=362sin t VB.变压器副线圈中的电流方向每秒改变50次C.灯泡L恰好正常发光D.理想变压器输入功率为20 W答案:D解析:由题图乙可知,电动势的周期为0.02s,矩形线框的角速度=2T=20.02=100,故原线圈输入电压的瞬时值表达式为e=72sin100tV,A错误;交变电流的频率为50Hz,在一个周期内电流方向改变2次,可知变压器副线圈中的电流方向每秒改变100次,B错误;变压器输入电压有效值为U1=722V=362V,由原、副线圈的匝数比为21可知,输出电压为182V,则灯泡L不能正常发光,C错误;灯泡电阻为R=U2P=32.4,输出功率P2=U22R=(182)232.4W=20W,则理想变压器输入功率为20W,D正确。6.(2018天津卷)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的12,则 ()A.R消耗的功率变为12PB.电压表V的读数变为12UC.电流表A的读数变为2ID.通过R的交变电流频率不变答案:B解析:发电机线圈转速变为原来一半时,产生电动势的最大值和有效值均变为原来的一半,变压器匝数比不变,故副线圈上的电压表示数变为原来的一半,选项B正确;对负载电阻R,由P=U2R可得,R消耗的功率变为原来的14,即副线圈消耗的功率变为原来的14,故原线圈消耗的功率也变为原来的14,而原线圈电压变为原来的一半,故原线圈中的电流(电流表示数)变为原来的一半,选项A、C均错误;发电机线圈转速变为原来一半时,线圈转动的角速度变为一半,由f=2可得交变电流的频率变为原来的2倍,选项D错误。7.远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式正确的是()A.I1I2=n1n2B.I2=U2RC.I1U1=I22RD.I1U1=I2U2答案:D解析:由理想变压器可知I1I2=n2n1,选项A错误;I2=URR,而U2=UR+U3,故I2U2R,选项B错误;P入=P出,即U1I1=U2I2,而U2I2R,选项C错误,D正确。8.边长为l的正方形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度匀速转动,产生的感应电流的最大值为Im,设灯泡的电阻为R,其他电阻不计。从如图所示位置开始计时,则()A.Im=Bl2RB.电路中交变电流的表达式为Imsin tC.电流表的读数为Im2D.灯泡上产生的电功率为Im22R答案:AD解析:电动势最大值Em=Bl2,故电流的最大值Im=EmR=Bl2R,选项A正确;电流表的读数为I=Im2,选项C错误;电阻R上产生的电功率P=I2R=Im22R,选项D正确;由图示位置开始计时,电流瞬时表达式为i=Imcost,选项B错误。9.如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法正确的是()A.图甲、图乙均表示交变电流B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin 100t VC.图甲所示电压的有效值为20 VD.图乙所示电压的有效值为10 V答案:ABD解析:由题图可以看出,图甲、图乙均为交变电流,图甲为正弦式交变电流,瞬时表达式为u=20sin100t(V),电压的有效值为202V=102V,选项A、B正确,C错误。题图乙的周期T=410-2s,由 U22RT=(102V)2RT2得U2=10V,选项D正确。10.如图所示,变压器输入有效值恒定的电压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻,则()A.用电器增加时,变压器输出电压增大B.要提高用户的电压,滑片P应向上滑C.用电器增加时,输电线的热损耗减少D.用电器增加时,变压器的输入功率增加答案:BD解析:变压器输入有效值恒定的电压,原、副线圈的匝数比不变,则副线圈的电压U2=n2n1U1不变,故选项A错误;当用电器增加时,电阻减小,由欧姆定律知I2=U2R,副线圈电流增大,输电线的分压增大,用户获得的电压减小,故要提高用户的电压,滑片P应向上滑,故选项B正确;当用电器增加时,副线圈电流增大,输电线的热损耗P=I22R增大,输出功率由P2=U2I2知,输出功率变大,故选项C错误;用电器增加时,副线圈电流增大,因为是理想变压器,故输入功率等于输出功率,输入功率增加,选项D正确。11.如图所示,直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的特性曲线,曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线,则 ()A.电源与电源的内阻之比为127B.电源与电源的电动势之比为712C.若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,则小灯泡的电阻之比为3524D.若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,则电源和电源输出功率之比为1021答案:AD解析:根据题图,电源与电源的电动势都是10V,二者之比为11,电源内阻为107,电源的内阻为56,电源的内阻与电源的内阻之比为127,选项A正确,B错误。若该小灯泡与电源单独连接,工作电流为5A,由I=ER+r可得小灯泡电阻为R=47,若该小灯泡与电源单独连接,工作电流为6A,由I=ER+r可得小灯泡电阻为R=56,小灯泡的电阻之比为2435,选项C错误。若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,小灯泡电压分别为207V和5V,电源输出功率为5207W=1007W,电源输出功率为65W=30W,则电源和电源输出功率之比为1021,选项D正确。12.一直流电动机提升重物的装置如图所示。已知重物质量m=50 kg,电源电压U=110 V保持不变,电动机线圈的电阻R=4 ,不计各处摩擦,当电动机以某一速度匀速向上提升重物时,电路中的电流I=5 A(g取10 m/s2)。则()A.电源的输出功率为100 WB.电动机线圈电阻R的发热功率为550 WC.提升重物的功率为450 WD.电动机效率为81.8%答案:CD解析:电源的输出功率P出=IU=5A110V=550W,电动机线圈电阻R的发热功率P热=I2R=100W,选项A、B错误。因能量守恒,电动机对重物做的功的功率为P有=P出-P热=550W-100W=450W,电动机效率为=P有P出100%=450550100%=81.8%,选项C、D正确。13.(2019山东青岛二模)下图为某小型电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率为20 kW。在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为110,电流表的示数为1 A,输电线的总电阻为10 ,则下列说法正确的是()A.采用高压输电可以增大输电线中的电流B.升压变压器的输出电压U2=2 000 VC.用户获得的功率为19 kWD.将P下移,用户获得的电压将增大答案:BC解析:采用高压输电可以减小输电线中的电流,选项A错误;由II2=110可知I2=10A,由P=U2I2,解得U2=2000V,选项B正确;损失功率为P损=I22R=1000W,所以用户获得的功率为P1=P-P损=19kW,选项C正确;将P下移,n3增大,由U3U4=n3n4可知U4减小,选项D错误。14.如图甲所示,M是一个小型理想变压器,原、副线圈匝数比n1n2=111,a、b端接有正弦式交变电流,电压随时间的变化规律如图乙所示。变压器右侧部分为一火警报警电路原理图,其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器,R1为一定值电阻,电压表V和电流表A可视为理想电表。下列说法正确的是()A.变压器副线圈的输出电压的表达式为u2=202sin 100t VB.当传感器R2所在处未出现火警时,电压表V的示数为20 VC.当传感器R2所在处出现火警时,电压表V的示数减小D.当传感器R2所在处出现火警时,电流表A的示数减小答案:AC解析:由图像可知该交变电流周期为T=0.02s,则其电压瞬时值表达式为 u1=2202sin100tV,由变压器的变压关系U1U2=n1n2可得变压器副线圈的输出电压为u2=202sin100tV,选项A正确;输出电压的有效值为20V,与传感器R2并联的电压表的示数小于20V,选项B错误;当传感器R2所在处出现火警时,电阻R2减小,电流 I=U2R1+R2增大,电流表A的示数也增大,电压表V的示数U=U2-IR1减小,选项C正确,选项D错误。10
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