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恒定电流与交变电流 (45分钟100分)选择题(本大题共15小题,其中110题,每小题6分,1115题,每小题8分,共100分。多选题已在题号后标出)1.(多选)(2020南充一模)如图所示,闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动,沿着OO方向观察,线圈沿顺时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为B,线圏匝数为n,ab边的边长为L1,ad边的边长为L2,线圈电阻为R,转动的角速度为,则当线圈转至图示位置时()A.线圈中感应电流的方向为abcdaB.线圈中的感应电动势为2nBL1L2C.穿过线圈磁通量随时间的变化率最大D.线圈ad边所受安培力的大小为2.(2020南充一模)图中理想变压器原、副线圈匝数之比n1n2=41,原线圈两端连接光滑导轨,副线圈与电阻R相连组成闭合回路。当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时,安培表A1的读数是12mA,那么安培表A2的读数是()A.0B.3mAC.48mAD.与R值大小无关3.(2020成都二模)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为201,通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,原线圈输入图示的交流电压,当开关S闭合时,以下说法中正确的是()A.原线圈中电流不变B.R两端的电压减小C.原线圈输入功率变大D.副线圈输出电压小于11 V4.如图所示的电路,闭合开关S,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略,现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是()A.a灯变亮,b灯和c灯变暗B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮5.如图所示,有一台交流发电机E,通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电,输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1,它的输出电压和输出功率分别为U2和P2;T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3,它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。设T1的输入电压U1一定,当用户消耗的电功率变大时,有()A.U2减小,U4变大B.U2不变,U3不变C.P1变小,P2变小D.P2变大,P3变大6.(2020绵阳二模)在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0 V。重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0 V。则这台电动机正常运转时输出功率为()A.32 WB.44 WC.47 WD.48 W7.(2020西安二模)如图所示,某同学设计了下列四种电路用以调节通过风扇的交变电流,控制风扇转动的快慢。你认为这四个电路中哪个可行并最省电(A、B、D用滑动变阻器,C用变压器)()8.(2020福建高考)如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=1.0,外接R=9.0的电阻。闭合开关S,当发电机转子以某一转速匀速转动时,产生的电动势e=10sin10t(V),则()A.该交变电流的频率为10 HzB.该电动势的有效值为10VC.外接电阻R所消耗的电功率为10WD.电路中理想交流电流表的示数为1.0A9.(2020莆田一模)如图所示,一理想变压器原线圈匝数n1=1000匝,副线圈匝数n2=200匝,原线圈中接一交变电源,交变电源电压u=220sin100tV。副线圈中接一电动机,电阻为11,电流表A2示数为1 A。电表对电路的影响忽略不计,则()A.此交流电的频率为100HzB.电压表示数为220VC.电流表A1示数为5 AD.此电动机输出功率为33W10.(2020雅安二模)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为41,电压表和电流表均为理想电表,R为热敏电阻(温度升高时其电阻减小),R0为定值电阻。当原线圈接如图乙所示的正弦交流电时,下列说法正确的是()A.电压表V2的示数为9 VB.原线圈两端电压的瞬时值表达式为U=36sin50t(V)C.R处温度降低时,电流表的示数变小,电压表V2的示数变小D.R处温度降低时,变压器原线圈的输入功率增大11.如图所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,温度升高,R1急剧减小,当电铃电压达到一定值时,电铃会响,则下列说法正确的是()A.若报警器的电池老化(内阻变大,电动势不变),不会影响报警器的安全性能B.若试验时发现当有火时装置不响,应把R2的滑片P向下移C.若试验时发现当有火时装置不响,应把R2的滑片P向上移D.增大电源的电动势,会使报警的临界温度升高12.(多选)(2020成都二模)重庆被誉为“中国四大火炉城市”之一,为了解暑,人们用电风扇降温。如图所示为降温所用的一个小型电风扇电路简图,其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为n,原线圈接电压为U的交流电源,输出端接有一只电阻为2R的灯泡和电风扇电动机M,电动机线圈电阻为r。接通电源后,电风扇正常运转,测出通过电风扇电动机的电流为I,则下列说法正确的是()A.电风扇电动机M两端的电压为IrB.理想变压器的输入功率为I2r+C.电风扇电动机M输出的机械功率为-I2rD.若电风扇由于机械故障被卡住,则通过原线圈的电流为13.(多选)(2020温州二模)如图所示,50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B=T的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度=200rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈接入一只“220V,60 W”的灯泡,且灯泡正常发光,熔断器允许通过的最大电流为10A,下列说法正确的是()A.图示位置穿过线框的磁通量为零B.线框中产生交变电压的有效值为500VC.变压器原、副线圈匝数之比为2511D.变压器输出端最多能并联83只60W的灯泡14.(多选)(2020南京一模)如图所示,正方形线框abcd边长为L,每边电阻均为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动,c、d两点与外电路相连,外电路电阻也为r,则下列说法中正确的是()A.S断开时,电压表读数为BL2B.S断开时,电压表读数为BL2C.S闭合时,电流表读数为BL2D.S闭合时,电流表读数为15.(2020资阳一模)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,b是原线圈的中心抽头,图中电表均为理想的交流电表,定值电阻R=10,其余电阻均不计,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压,则下列说法正确的是()A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为31VB.当单刀双掷开关与a连接且t=0.01s时,电流表示数为零C.当单刀双掷开关由a拨向b时,原线圈的输入功率变大D.当单刀双掷开关由a拨向b时,副线圈输出电压的频率变为25Hz答案解析1.【解析】选A、C。由楞次定律可判定线圈中感应电流的方向为abcda,A正确。线圈转至图示位置时,线圈中感应电动势最大,由E=n知,最大,C正确。Em=nBS=nBL1L2,B错误。ad边受安培力F=nBIL2=nBL2=,D错误。2.【解析】选A。当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时,原线圈中产生恒定的电流,不能在铁芯中产生变化的磁场,副线圈中不会产生感应电流,A正确。3.【解析】选C。由=可知,U2=U1=220V=11 V,当开关S闭合时,U2不变,D错误。S闭合时,负载电阻减小,副线圈电流I2增大,由=知I1也增大,A错误。I2增大,R两端电压也增大,B错误。原线圈输入功率P1=U1I1也增大,C正确。4.【解析】选B。滑片上移,R减小,电路总电阻减小,I增大,a灯变亮,同时Ir以及Ua增大,Ub减小,b灯变暗,Ib减小,则Ic=I-Ib增大,c灯变亮,选项B正确。【变式备选】(多选)(2020杭州一模)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示数为U,电容器C所带电荷量为Q,R2上消耗的功率为P2,将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些,待电流达到稳定后,则与P移动前相比()A.U变小B.I变小C.Q增大D.P2变小【解析】选B、C、D。设滑动变阻器实际连入电路的阻值为R,对回路由闭合电路欧姆定律有I=,滑动触头向a端移动,则R增大,I变小,R2功率P2(P2=I2R2)变小,电压表示数U(U=E-Ir-IR2)变大,电容器所带电荷量Q(Q=CU)变大。故本题正确选项为B、C、D。5.【解析】选D。由理想变压器输出功率决定输入功率可得,当用户功率增大时,升压变压器的输入功率必增大,即P1增大,输入电压U1为定值不变,升压变压器的匝数不变,输入电压不变,故输出电压U2不变,由于P1增大,由P1=U1I1=P2=U2I2可得,I1增加,P2、I2增加,由闭合电路欧姆定律:U3=U2-I2R,故U3减小,降压变压器原、副线圈匝数不变,所以随U3减小,U4减小,A、B错误;由于用户功率增加,即P4增加,理想变压器无功率损耗可得:P3=P4,功率P3也增加,故C错误,D正确。【方法技巧】解决远距离输电问题的一般思路(1)电路分析:远距离输电线路由升压变压器、输电线、降压变压器和负载四部分组成。(2)电压关系:升压变压器输入电压U1是不变的,根据=可以确定升压变压器的输出电压U2,输电线上有一定的电压损失,U=IR。降压变压器输入端电压U3=U2-U,降压变压器输出电压由=确定。(3)功率关系:升压变压器输入功率为P1,输电线上损失功率为P=I2R。降压变压器输出功率为P2,则P1=P2+P=P2+I2R。(4)电流关系:升压变压器输入电流由I1=确定,输出电流I2由=确定,I2通过输电线传到降压变压器,即I3=I2,而=。6.【解析】选A。当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为:r=,代入数据得:r=4,重新调节R并使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出功率为:P=UI-I2r,代入数据解得:P=32W,B、C、D错误,A正确。7.【解析】选C。电路A、B中可以用滑动变阻器改变风扇上的电压,且电路中除风扇消耗电能外,滑动变阻器也消耗电能;电路C可以用变压器改变风扇上的电压,电路中只有风扇消耗电能;电路D中的风扇上电压为定值,滑动变阻器的调控不起作用,故只有电路C正确。8.【解析】选D。据=2f知该交流电的频率为5Hz,A错;该交流电电动势的最大值为10V,有效值E=10V,B错;I=1.0A,P=I2R=9W,C错,D对。9.【解析】选D。由=2f得交流电的频率为50Hz,故A错误;电压表、电流表测量所得的是交变电流的有效值,故电压表读数为220V,故B错误;由=可知I1=I2=0.2A,故C错误;由P出=P入-P热=U1I1-R=33W,故D正确。10.【解析】选A。根据=求得U2=9V,A正确。由图乙知T=0.02s,所以=100rad/s,B错误。R处温度降低时,R阻值变大,I2变小,U2不变,C错误,由=知,当I2变小时,I1也变小,输入功率P1=U1I1也将减小,D错误。11.【解析】选C。设电铃工作电压为U,当IR2=U时报警;若电池内阻较大,同一温度时,R2上电压较小,可能不会报警;R2减小时,R1上电压增大,R2上电压减小,可能不报警,反之R2上电压增大,易报警;电源电动势增大时,报警温度应降低,故A、B、D错误,C正确。12.【解析】选C、D。由理想变压器的原理可知,电风扇电动机M两端的电压为,因为电风扇中含有线圈,故不能利用欧姆定律求电压,选项A错误;由变压器功率特点可知,理想变压器的输入功率为+,选项B错误;电风扇电动机M输出的机械功率为-I2r,选项C正确;因为副线圈两端的电压为,若电风扇由于机械故障被卡住,则副线圈回路可视为纯电阻电路,该回路的等效电阻为,所以副线圈中的电流为,通过原线圈的电流为,选项D正确。13.【解析】选C、D。图示位置穿过线框的磁通量最大,选项A错误;线框中产生交变电压的最大值为Um=NBS=500.5200V=500V,有效值为500 V,选项B错误;由=可知,变压器原、副线圈匝数之比为2511,选项C正确;变压器允许输入最大功率为50010W=5 000 W,变压器输出端最多能并联=83只60W的灯泡,选项D正确。14.【解题指南】解答本题时应注意以下三个问题:(1)线框转动时,只有ab边切割磁感线,故ab边为电源,其余三边为外电阻。(2)S断开时,测量的应是cd边上的电压的有效值。(3)S闭合时,cd边与电阻r为并联关系。【解析】选B、D。线圈产生的感应电动势有效值为E=BS=,当S断开时,线框ab边是电源,其余三边是外电路,电压表的示数是cd两端电压的有效值,Ucd=BL2,A错误,B正确;S闭合时,整个外电路的结构是电阻r与cd边并联再与ad、bc边串联,流过电阻r的电流即电流表的示数等于电路中总电流的一半,IA=,C错误,D正确。15.【解析】选C。由乙图知U1=220V,开关与a连接时,=,U2=22V,电压表示数为22V,A错误。电流表示数为交流电的有效值,t=0.01s时,示数不为零,B错误。开关由a拨向b时,n1减小,U2增大,负载功率变大,则输入功率变大,C正确。变压器不改变交流电的频率,开关由a拨向b时,副线圈输出电压的频率仍为50Hz,D错误。
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