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第1讲恒定电流和交变电流一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分.第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求)1.(2018江苏模拟)如图(甲)所示,一理想变压器原线圈接上如图(乙)所示的正弦交流电,与副线圈相连的两个灯泡规格均为“110 V40 W”,电表均为理想电表,原、副线圈匝数比为21,连线电阻不计,开关S闭合前,电路正常工作.则闭合开关S后(D)A.灯泡将烧毁B.电流表示数增大C.经过灯泡的交变电流频率为25 HzD.变压器的输入功率增大一倍解析:原线圈输入电压不变,线圈匝数不变,则副线圈电压不变,即电压表示数不变,灯泡电阻不变,则电流表示数不变,仍然能正常工作,故A,B错误;根据(乙)图可知,周期T=0.02 s,则频率f=50 Hz,故C错误;当S接通后,两个灯泡并联,增加一个负载,则副线圈功率增大,所以变压器的输入功率增大,故D正确.2.(2018湖北武汉模拟)用500 kV和750 kV的电压输送相同功率的电能,已知两种情况下输电线的长度、输电线的电阻率以及输电线上损失的电功率均相同,则输电线的横截面积之比为(D)A.23B.32C.49D.94解析:根据P=UI及输送的功率相同,得输送电流之比为I1I2=U2U1=32.据导线上损失的功率公式P损=I2R及P损相等,得输电线上的电阻之比R1R2=I22I12=49;由电阻定律R=LS知,导线长度L和电阻率相同,得S1S2=R2R1=94,故D正确,A,B,C错误.3.(2018福建厦门二模)如图所示为原、副线圈的匝数均可调节的理想变压器,原线圈两端接一正弦交变电流,一小灯泡L和滑动变阻器串联接于副线圈两端,滑动头P置于中间,小灯泡正常发光.为了使小灯泡亮度变暗,可以采取的措施是(C)A.仅减少原线圈的匝数n1B.仅增加副线圈的匝数n2C.仅改变R的电阻,将滑动头P向B端滑动D.仅增大原线圈交流电电压解析:原线圈匝数减小使得副线圈电压增大,输出功率增大,小灯泡亮度变亮,故A错误;副线圈匝数增加,输出电压增加,故输出功率增大,小灯泡亮度变亮,故B错误;改变R的电阻,将滑动头P向B端滑动的过程中滑动变阻器接入电路的电阻值增大,所以副线圈上的电流减小,小灯泡的电流减小,所以灯泡变暗,故C正确;仅增大原线圈交流电电压,则副线圈电压增大,输出功率增大,小灯泡亮度变亮,故D错误.4.(2018北京通州区二模)如图所示电路中,R为某种半导体气敏元件,其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小,当一氧化碳气体浓度增大时,下列说法中正确的是(D)A.电压表V示数增大B.电流表A示数减小C.电路的总功率减小D.变阻器R1的取值越大,电压表示数变化越明显解析:当一氧化碳气体浓度增大时,R减小,总电阻减小,则总电流增大,内电压增大,路端电压减小,可知,通过R的电流减小,因此电压表V示数减小,通过变阻器的电流减小,则电流表A示数增大,故A,B错误.电路的总功率为P=EI,E不变,I增大,则P增大,故C错误.变阻器R1的取值越大,R1与R并联的阻值越接近R,R对电路的影响越大,则知变阻器R1的取值越大,电压表示数变化越明显,故D正确.5.(2018山西四模)如图(甲)所示,一阻值为R的电阻接在电动势为E、内阻为r的直流电源两端,电源的效率为94.1%;如图(乙)所示,当该阻值为R的电阻通过理想变压器接在电压有效值为E、内阻为r的交流电源上时,变压器原线圈两端的电压为E2,则该变压器的原、副线圈匝数比为(B)A.41 B.14C.161 D.116解析:当接直流电源时,有=RR+r=94.1%,解得R=16r,根据原副线圈的电压比等于匝数比可知n1n2=U1U2=E2U2,解得U2=En22n1,根据原副线圈的功率相等可知I1U1=I2U2,而I1=E-E2r=E2r,则有即为E2rE2=(En22n1)2R,解得n1n2=14,故B正确,A,C,D错误.6.(2018宁夏银川三模)如图所示,A为巨磁电阻,当它周围的磁场增强时,其阻值增大;C为电容器,当有磁铁靠近A时,下列说法正确的有(AB)A.电流表的示数减小B.电容器C的电荷量增大C.电压表的示数变小D.电源内部消耗的功率变大解析:有磁铁靠近A时,其阻值增大,根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中的电流将减小,电流表的示数减小,故A正确;电路中的电流减小,则电路的路端电压增大,所以电压表的示数增大,电容器两端的电压增大,根据Q=CU可知电容器C的电荷量增大,故B正确,C错误;电路中的电流减小,电源内部消耗的功率P=I2r,所以将随电流的减小而减小,故D错误.7.(2018天津模拟)图(乙)中,理想变压器原、副线圈匝数比n1n2= 51.原线圈接入如图(甲)所示的正弦交流电.电路中电表均为理想电表,定值电阻R1=R2=4 ,D为理想二极管(该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则(ACD)A.电阻R2两端的电压频率为50 HzB.电流表的示数为5 AC.原线圈的输入功率为150 WD.将R1摘掉,电压表的示数不变解析:由图(甲)可知,交流电的周期为0.02 s,故频率为50 Hz;而变压器及二极管均不会改变交流电的频率,故电阻R2两端的电压频率为 50 Hz,故A正确;经变压器后,输出电压为U2=n2n1U1=1005 V=20 V,因二极管的单向导电性,只有一半时间内有电压加在R2两端;由有效值的定义可得U22R2T2=U22R2T,解得U2=102 V;则电流表的示数为2.52 A,故B错误;原线圈输入功率等于副线圈输出的功率,输出功率P=2024 W +(2.52)24 W=150 W,故C正确;因输出电压由输入电压决定,故将R1摘掉,电压表的示数不变,故D正确.8.(2018贵州遵义二模)如图为遵义市某中学学校配电房向各个教室的供电示意图,T为理想变压器,V1,A1为监控室变压器输入端的电压表和电流表,V2,A2为监控室变压器输出端的电压表和电流表,R1,R2为教室的负载电阻,V3,A3为教室内的监控电压表和电流表,配电房(监控室)和教室间有相当长的一段距离,则当开关S由闭合到断开时,以下说法正确的是(BD)A.电流表A1,A2和A3的示数都变大B.电流表A1,A2的示数减小C.电压表V3的示数变小D.电压表V2的示数不变解析:当开关闭合到断开时,副线圈的总电阻变大,由于升压变压器的输入电压不变,则输出电压不变,即U2不变,可知输电线中的电流减小,即A2减小,则输电线上损失的电压减小,可知用户端得到的电压增大,即U3增大,所以通过R1的电流增大,即A3增大,由于输电线电流减小,输出功率减小,则输入功率也减小,导致原线圈中的电流I1减小,所以A1示数减小.故B,D正确,A,C错误.二、非选择题(本大题共2小题,共36分)9.(16分)(2018北京房山区二模)三峡水电站是我国最大的水力发电站,平均水位落差约100 m,水的流量约1.35104 m3/s.船只通航需要约3 500 m3/s的流量,其余流量全部用来发电.水流冲击水轮机发电时,水流减少的势能有20%转化为电能.(1)按照以上数据估算,三峡发电站的发电功率最大是多大;(2)本市现行阶梯电价每户每月1挡用电量最高为240 kWh,如果按照本市现行阶梯电价1挡最高用电量计算,三峡电站可以满足多少户家庭生活用电;(3)把抽水蓄能电站产生的电能输送到北京城区.已知输电功率为P,输电线路的总阻值为R,要使输电线路上损耗的功率小于P.求输电电压的最小值U;在输电功率一定时,请提出两种减少输电过程中功率损耗的方法.解析:(1)三峡发电站的发电功率P=mgh20%=Vgh20%=1.0103(1.35104-3 500)1010020% kW=2106 kW.(2)每户平均功率P=2403024 kW=0.333 kW三峡电站可以满足庭生活用电的户数n=21060.333=6106户.(3)输电导线损失热功率P=I2R输电功率P=IU,解得U=PPR=PRP.在输电功率一定时,减少输电过程中功率损耗的方法:提高输电电压;增大导线横截面积,减小电阻.答案:(1)2106 kW (2)6106户 (3)PRP提高输电电压;增大导线横截面积,减小电阻10.(20分)(2018湖南长沙期末)图(甲)为一台小型发电机构造示意图,发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=100,内阻r=5 ,外电路电阻R= 95 ,电路中其余电阻不计.转动过程中穿过每匝线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化,如图(乙)所示,求(1)该小型发电机的电动势最大值;(2)交流电流表的读数;(3)07.8510-3 s内通过R的电荷量.(取=3.14)解析:(1)从-t图像可以看出m=1.010-2 Wb,T=3.1410-2 s,又=2T,则有Em=nm=100210-2110-2 V=200 V.(2)电路中电流最大值为Im=EmR+r=20095+5 A=2 A.交流电流表读数为I=Im2=2 A=1.41 A.(3)在07.8510-3 s内产生的平均感应电动势为E=nt,流过电阻的电荷量为q=ER+rt=0.01 C.答案:(1)200 V(2)1.41 A(3)0.01 C
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