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1、第一部分专题四第1讲恒定电流与交变电流一、单项选择题1(2018贵阳月考)阻值相等的三个电阻R、电容器C及电池E(内阻不计)连接成如图4115所示电路。保持S1闭合，开关S2断开，电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S2，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2，则Q1与Q2的比值为图4115A.B.C.D.解析开关S2断开时的等效电路如图甲所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为U1，电容器所带的电荷量为Q1 CU1；开关S2闭合后的等效电路如图乙所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为U2E，电容器所带的电荷量为Q2CU2CE，则Q1Q212，即Q1与Q2的比值为，A正确。答案A2(20
2、18福建质检)图4116为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1n21k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3n4k1，模拟输电导线的电阻r3 ，T2的负载是规格为“15 V 45 W”的灯泡L。当T1的输入电压为16 V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为图4116A. B3 C4 D9解析由变压器的工作原理可知，变压器T1原线圈的电压为16 V，则副线圈的输出电压为16k V，降压变压器T2的输出电压为15 V、输出电流为I4 A3 A，则降压变压器T2原线圈两端的电压为15k V、输入电流为 A，又16k V(15k3) V，解得k3，B正确。答案
3、B3(2018昆明质检)如图4117甲所示的电路中，理想变压器输入电压u随时间t按正弦规律变化如图乙所示。图甲中L1和L2为两个相同的小灯泡，小灯泡都标有“12 V,6 W”字样，电容器C的击穿电压为13 V，电压表和电流表均为理想交流电表。开关S1和S2都断开时，小灯泡L1正常发光。下列说法正确的是图4117A理想变压器的原、副线圈的匝数比为31B输入电压u随时间t变化的规律为u48sin 100t(V)C闭合开关S1、断开开关S2时，电压表的示数为48 V，电流表的示数为0.25 AD闭合开关S2后，电容器C不会被击穿解析由图乙可知，原线圈输入电压为48 V，电流变化周期T0.04 s，根
4、据小灯泡正常发光可知副线圈输出电压为12 V，根据变压器变压公式可知，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4812 41，选项A错误；输入电压u随时间变化的规律为u 48sin V48sin (50t)(V)，选项B错误；闭合开关S1、断开开关S2时，变压器输入电压不变，电压表示数不变，根据变压器输入功率等于输出功率，P26 W12 W，可知输入电流为0.25 A，电流表的示数为0.25 A，选项C正确；闭合开关S2后，电容器两端最大电压等于12 V，大于击穿电压13 V，电容器会被击穿，选项D错误。答案C4(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
5、压器向定值电阻R供电，电路如图4118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，则图4118AR消耗的功率变为PB电压表V的读数变为UC电流表A的读数变为2ID通过R的交变电流频率不变解析交流发电机产生的感应电动势最大值EmNBS，且有2n，所以当发电机线圈转速减半后，感应电动势最大值减半，有效值减半，又理想变压器原、副线圈电压有效值之比等于原、副线圈匝数比，故电压表示数减为原来的一半，B项正确；由电功率P可知，变压器输出功率即R消耗的功率变为原来的，A项错误；由PUI可知，原线圈中电流减为原来的一半，C项错误；交流电的频率与发
6、电机线圈转动角速度成正比，故D项错误。答案B5如图4119甲所示的电路中，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图乙所示的两条UI图线，则下列关于调节过程中说法正确的是图4119A图线乙是根据V1与A的示数描绘的B电源的内阻为0.5 C两图线交点处电源的输出功率最大D两图线交点处电源效率最大解析由部分电路的欧姆定律可得，电压表V2和电流表A的示数的比值为定值电阻R0，三者之间满足关系：U2IR0，结合数学知识可得应为图线乙，A错误；由闭合电路欧姆定律：UEIr，结合数学知识可得图线甲为根据电压表V1与电流表A的示数描绘的，图线斜率的绝对值为电源的内阻大
7、小，故有：r 1 ，B错误；图线的交点处表示两电压表示数相等，分析电路可知此时滑动变阻器分压为零，即此时滑动变阻器的电阻R0，由于R0 2 r1 ，故此时负载电阻最小，电源的输出功率最大，C正确；负载电阻越大，电源的效率越大，交点处负载电阻最小，电源效率最小，D错误。答案C6一自耦变压器如图4120所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中图4120AU2U1，U2降低BU2U1，U2升高CU2U1，U2降低 DU2U
8、1，U2升高解析由变压器的变压公式可知，由于原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2，因此有U2U1，当滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，n2减小，因此U2降低，C正确。答案C7(2018潍坊二模)图4121甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势e随时间t变化的正弦规律图像如图乙所示。发电机线圈的内阻不计，外接灯泡的电阻为12 。则图4121A在t0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量为零B电压表的示数为6 VC灯泡消耗的电功率为3 WD若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式e12sin 100t(V)解析在t0.01 s的时刻，电动势为零，则线圈平面位于
9、中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；电动势的最大值为Em6 V，电压表测量的为有效值，故示数为 V6 V，选项B错误；灯泡消耗的功率P W3 W。选项C正确；周期为0.02 s，瞬时电动势表达式为eEmsin6sin 100t(V)。转速提高一倍后，最大值变成12 V，2n，故角速度变为原来的2倍，表达式应为e12sin 200t(V)，选项D错误。答案C8在如图4122所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为相同规格的小灯泡，电容器的电容为C100 F。小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。闭合开关S，当电路稳定后，下列说法正确的是图4122AL1中电流为0.20
10、AB电容器带电荷量为300 CCL2中电流为0.20 ADL2的电阻为15 解析闭合开关S，当电路稳定后，L1中电流为零，电容器两端电压等于电源电动势，即U3.0 V，由CQ/U可知，电容器带电荷量为QCU1001063.0 C3104 C，选项A、B错误。L2、L3两个小灯泡串联，每个灯泡两端电压为U21.5 V，根据小灯泡的伏安特性曲线可知电压为1.5 V时对应的小灯泡中的电流为I20.20 A，L2的电阻为R2U2/I27.5 ，选项D错误，选项C正确。答案C9如图4123所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电
11、阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，则下列说法中正确的是图4123A只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流B只调节电阻R3的滑片P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流C只将R2的滑片P1向下移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动解析只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，电流变大，R0消耗的电功率变大，电容器的电压增大，电容器充电，R2中有向上的电流，A选项正确；由于R3与电容器相连，而电容器隔直流，所以只调节R3的阻值对电路中的电流和电
12、压没有影响，电源消耗的功率不变，R3中没有向上的电流，B选项错误；只将R2的滑片P1向下移动时，电路中的电流不变，因此电容器两端的电压U2增大，带电微粒受到的电场力FqEq变大，微粒将向上运动，C项错误；若断开开关S，电容器将通过R3、R2放电，电容器所带电荷量减少，带电微粒向下运动，D选项错误。答案A二、多项选择题10如图4124所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B T的水平匀强磁场中，线框面积S0.5 m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V、60 W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔
13、断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是图4124A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500 VC变压器原、副线圈匝数之比为2511D允许变压器输出的最大功率为5 000 W解析由题图可知，此时线框平面和磁场垂直，此时穿过线框的磁通量最大，所以A错误。矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为EmNBS500.5200 V500 V，由于最大值为有效值的倍，所以交流电的有效数值为500 V，所以B错误。由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为，所以C正确。由于熔断器允许通过的最大电流为10 A，所以允许变压器输出的最大功率为PUI5
14、0010 W5 000 W，所以D正确。答案CD11.如图4125所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则图4125A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2知，I2变小，由得I1也变小，即电流表读数变小，选
15、项A错误，选项B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2知副线圈输出功率变大，由P1P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，选项D错误。答案BC12(2018衡阳联考)如图4126所示，匝数n10匝的矩形线框处在磁感应强度B T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度20 rad/s在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积S0.4 m2，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L(4 W,100 ”)和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列说法正确的是图4126A灯泡正常发光时原、副线圈的
16、匝数比为21B灯泡正常发光时电流表的示数为0.2 AC若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡会变暗D若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数减小解析变压器输入电压的最大值为UmnBS100.420 V80 V，变压器输入电压的有效值为U1 V80 V，灯泡正常发光时的电压U2 V20 V，此时原、副线圈的匝数比为，故A错误；由欧姆定律得I2 A0.2 A，根据得，此时电流表的示数为I10.2 A0.05 A，故B错误；若将自耦变压器触头向下滑动，副线圈匝数变小，根据可知输出电压减小，所以灯泡变暗，故C正确；线圈匝数不变，根据可知输出电压不变，若将滑动变阻器触头向上滑动，连入电路电阻变大，负载等效电阻
17、变大，P1P2变小，又P1U1I1可知电流表示数变小，故D正确。答案CD13如图4127为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T1的原、副线圈匝数之比为n1n2110，在T1的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2r2 ，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为n3n4101。若T2的用电设备两端的电压为U4200 V，用电设备消耗的电功率为10 kW，不考虑其他因素的影响，则图4127AT1的副线圈两端电压的最大值为2 010 VBT2的原线圈两端的电压为2 000 VC输电线上损失的电功率为50 WDT1的原线圈输入的电功率为10.1 kW解析因为用电设备消耗的电功率为
18、10 kW，T2副线圈两端的电压为U4200 V，则流过T2副线圈的电流为I450 A，由变压器原、副线圈的电流与线圈匝数的关系，可得I35 A，由，可知T2原线圈两端的电压为U32 000 V，B正确；输电线的电阻分得的电压为U线I32r52 V10 V，所以T1副线圈两端的电压为U2U3U线(2 00010) V2 010 V，其最大值为U2m2 010 V，A正确；输电线上损失的电功率为P损I2r50 W，C正确；由能量守恒定律可知T1副线圈的输出功率为P出(10 00050)W10 050 W，因此T1原线圈的输入功率为10 050 W，D错误。答案ABC14图4128甲中的变压器为理
19、想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为101，变压器的原线圈接如图乙所示正弦交流电，电阻R1R2R320 ，它们与电容器C连接如图甲所示的电路，其中电容器的击穿电压为8 V，电压表V为理想交流电表，开关S处于断开状态，则图4128A电压表V的读数约为7.07 VB电流表A的读数为0.05 AC电阻R2上消耗的功率为2.5 WD若闭合开关S，电容器会被击穿解析开关断开时，副线圈为R1和R2串联，电压表测量R2的电压，由图可知原线圈电压为100 V，所以副线圈电压为10 V，则R2的电压为5 V7.07 V，故A正确；由A的分析可知，副线圈电流为 A A，所以原线圈电流为 A A，故B错误；电阻R2上消耗的功率为P W2.5 W，故C正确；当开关闭合时，R1与R3并联后和R2串联，电容器的电压为并联部分的电压，并联部分电阻为R并R110 ，所以并联部分的电压为10 V V，最大值为 V，最大值 V8 V，所以电容器不会被击穿，故D错误。答案AC