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1、专题突破练11恒定电流和交变电流(时间:45分钟满分:100分)选择题(共12小题,共100分。在每小题给出的四个选项中,第18小题只有一个选项符合题目要求,选对得8分。第912小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得9分,选对但不全的得5分,有选错或不答的得0分)1.某同学为研究电动机在启动和工作过程中电流的变化情况,设计如图所示的电路,则下列说法正确的是()A.电动机启动时的电流小于正常工作时的电流B.电动机有负载时的电流小于空载时的电流C.若增大电动机的负载,则电流增大D.由于电动机内阻不变,因此电流与电动机的负载无关答案 C解析 电动机消耗的电能等于转化的机械能与产生的内能之和,由于电
2、动机启动时的速度小于正常工作时的速度,故转化的机械能较小,此时产生的内能较大,即电流较大,A错误;有负载时速度减慢,机械能输出减小,电流增大,大于空载时的电流,B错误,C正确;综上所述D错误。2.(2017洛阳一模)在如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,三个理想电表的示数都发生了变化,电表的示数分别用I、U1、U2表示,下列判断正确的是()A.I减小,U1增大B.I增大,U2减小C.I增大,U1减小D.I减小,U2增大导学号88904158答案 B解析 当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,R1和R2串联支路电阻变小,电流变大,电流表示数I增大,由欧姆定律可知,R1两端电压增
3、大,电压表示数U1增大。由极限法分析可知,电压表示数U2减小。选项B正确,A、C、D错误。3.(2017山西省重点中学联考)图甲为理想变压器的示意图,其原、副线圈的匝数比为41,电压表和电流表均为理想电表,R1为阻值随温度升高而变小的热敏电阻,R1为定值电阻。若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦式交变电流。下列说法中正确的是()甲乙A.输入变压器原线圈的交流电压的表达式为u=36sin 50t V B.变压器原、副线圈中的电流之比为41C.t=0.01 s时,发电机的线圈平面位于中性面D.R1温度升高时,变压器的输入功率变小答案 C解析 由题图乙可知交流电压最大值Um=36 V,周期T=0.0
4、2 s,可由周期求出角速度的值为 rad/s=100,则可得交流电压u的表达式u=36sin 100t V,故A错误;根据可知变压器原、副线圈中的电流之比为14,故B错误;t=0.01 s 时,瞬时值为零,发电机的线圈平面与磁场方向垂直,发电机的线圈平面位于中性面,故C正确;R1处温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,变压器的输入功率变大,故D错误;故选C。4.如图甲所示的变压器为理想变压器,原、副线圈的匝数之比为n1n2,副线圈与阻值为R1的电阻接成闭合电路,虚线框内部分可等效看成一个电阻R2。这里的等效指当变压器原线圈、电阻R2两端都接到电压为U=220 V的交流电源上时,R1与R2消耗
5、的电功率相等,则R2与R1的比值为()A.B.C.D.答案 C解析 设副线圈的电压为U1,利用电流的热效应,功率相等;原副线圈的匝数之比等于电压之比,则,C正确。5.(2017湖北省黄冈模拟)如图所示,n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO以角速度匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡,灯泡正常发光。从线圈通过中性面开始计时,下列说法正确的是()A.图示位置穿过线框的磁通量变化率最大B.灯泡中的电流方向每秒改变次C.线框中产生感应电动势的表达式为e=nBSsin tD.变压器原、副线
6、圈匝数之比为答案 C解析 图示位置穿过线框的磁通量最大,但是磁通量的变化率为零,选项A错误;交变电流的周期为T=,一个周期内电流方向改变两次,则灯泡中的电流方向每秒改变2=次,选项B错误;交变电流的电动势最大值:Em=nBS,则线框中产生感应电动势的表达式为e=nBSsin t,选项C正确;交变电流的有效值为U1=,则,选项D错误;故选C。6.(2017广东深圳调研)用电压为U的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为U0的同一小电珠供电。图甲中R为滑动变阻器,图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为n1、n2,若电珠均能正常工作,则()A.变压器可能是升压变压器B.n1n2=U0UC.甲、乙
7、电路消耗功率之比为U2D.R两端的电压最大值为(U-U0)答案 D解析 由题图甲知,电源电压等于变阻器两端的电压与小电珠两端电压之和,所以UU0,在题图乙中,根据电压与匝数成正比,知n1n2,所以该变压器是降压变压器,故A错误;由题图乙,根据电压与匝数成正比,得n1n2=UU0,故B错误;电珠均能正常工作,所以电流等于额定电流,甲电路消耗的功率为UI,乙电路消耗的功率为U0I,所以甲乙电路消耗的功率之比为UU0,故C错误;R两端电压的有效值为(U-U0),因为是正弦式交变电流,所以R两端电压的最大值为(U-U0),故D正确。7.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该
8、电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常数),图线b是某电阻R的U-I图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为()A.5.5 B.7.0 C.12.0 D.12.5 答案 A解析 由欧姆定律得U=E-Ir,当I=0时,E=U,由a与纵轴的交点读出电源的电动势为:E=3.6 V。根据两图线交点处的状态可知,电阻的电压为U=2.5 V,电流为I=0.2 A,则硅光电池的内阻为:r= =5.5 ,故A正确。8.如图所示,图甲中变压器为理想变压器,其原线圈接在u=12sin 100t(V)的交流电源上,副线圈与阻值R1=2 的电阻接成闭合电路,电流表为理想电流表
9、。图乙中阻值为R2=32 的电阻直接接到u=12sin 100t(V)的交流电源上,结果电阻R1与R2消耗的电功率相等,则()A.通过电阻R1的交流电流的频率为0.02 HzB.电阻R1消耗的电功率为9 WC.电流表的示数为6 AD.变压器原、副线圈匝数比为41导学号88904159答案 D解析 由交变电流瞬时值表达式u=12sin 100t(V)可知,=100=2f,该交流电源的频率为f=50 Hz,周期为0.02 s,由于变压器不改变交变电流的频率,所以通过电阻R1的交变电流的频率为50 Hz,选项A错误。由图乙可知,阻值为R2=32 的电阻两端电压的有效值为U=12 V,电阻R2消耗的电
10、功率为P2=4.5 W。根据题述电阻R1与R2消耗的电功率相等,可知电阻R1消耗的电功率为P1=P2=4.5 W,选项B错误。由P1=I2R1,解得:电流表的示数为I=1.5 A,选项C错误。变压器副线圈电压U2=IR1=3 V,变压器原、副线圈匝数比为UU2=123=41,选项D正确。9.(2017山东泰安模拟)如图甲的电路中,电阻R1=R2=R,和R1并联的D是理想二极管(正向电阻可视为零,反向电阻为无穷大),在A、B之间加一个如图乙所示的交流电压(电压为正值时,UAB0)。由此可知()A.在A、B之间所加的交流电压的周期为210-2 sB.在A、B之间所加的交流电压的瞬时值表达式为u=2
11、20sin 50t(V)C.加在R1上电压的有效值为55 VD.加在R1上电压的有效值为55 V答案 AC解析 由图象可得交变电流的周期为T=210-2 s,故A正确。电压最大值为Um=220 V,交流电压的瞬时值表达式为u=Umsin t=220sin t=220sin 100t(V),故B错误。当电源在正半轴时A点电位高于B点电位,二极管导通,即R1被短路。电源在负半轴时B点电位高于A点电位,二极管截止,R1、R2串联。设R1上电压的有效值为U。根据有效值的定义得:T=,解得:U=55 V,故C正确,D错误。10.(2017西安长安区模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为101
12、,B是原线圈的中心接头,原线圈输入电压如图乙所示,副线圈电路中R1、R3为定值电阻,R2为NTC型热敏电阻(阻值随温度升高而减小),C为耐压值为70 V的电容器,所有电表均为理想电表。下列判断正确的是()A.当单刀双掷开关与A连接,传感器R2所在处温度升高,A1的示数变大,A2的示数减小B.当单刀双掷开关与B连接,副线圈两端电压的频率变为25 HzC.当单刀双掷开关由AB时,电容器C不会被击穿D.其他条件不变,单刀双掷开关由AB时,变压器的输出功率变为原来的导学号88904160答案 AC解析 若传感器R2所在处温度升高,R2的阻值减小,根据欧姆定律知,副线圈的电流变大,所以原线圈电流跟着变大
13、,即A1的示数变大,R2与R1并联后的总电阻减小,故在副线圈中分的电压减小,所以A2的示数减小,故A正确;交变电流的频率与匝数无关,不会发生变化,还是50 Hz,所以B错误;原线圈电压最大值为220 V,当单刀双掷开关由AB时,匝数之比为51,根据变压规律可得副线圈电压最大值为44 V,小于电容器的耐压值,故电容器不会被击穿,所以C正确;开关由AB时,副线圈电压U2为原来的2倍,输出功率P2=为原来的4倍,所以D错误。11.(2017四川资阳模拟)一个含有理想变压器的电路如图所示,其中R1、R3、R4为定值电阻,R2为滑动变阻器,电表为理想电表,u为正弦交流电源,输出电压有效值恒定,当滑片P从
14、左向右滑动的过程中,下列说法正确的是()A.电压表示数变大B.电容器C所带电荷量始终不变C.电流表示数减小D.理想变压器输出功率增大导学号88904161答案 AC解析 设电流表的示数为I,原副线圈匝数比为n,正弦式交流电源输出电压为U,则变压器输入电压为U-IR1,副线圈中电流为nI,电压表示数为U2=nI(R2+R3),则有I=,当滑片P从左向右滑动的过程中,R2增大,电流表示数I减小,C正确;电压表示数增大,A正确;因为是交变电流,电容器C所带电荷量正负、大小始终在变化,B错误;理想变压器输出功率P=nII(R2+R3)=减小,D错误;故选AC。12.如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝
15、数比为41,电压表、电流表为理想电表。L1、L2、L3、L4为四只规格均为“220 V60 W”的相同灯泡。如果副线圈电压按图乙所示规律变化,则下列说法正确的是()甲乙A.电压表的示数为660 VB.电流表的示数为0.82 AC.ab两点的电压是1 045 VD.ab两点的电压是1 100 V答案 BC解析 根据图乙所示的副线圈电压图象,可知副线圈电压有效值为U2=220 V。由变压器变压公式可知,原线圈输入电压U1=4U2=4220 V=880 V,选项A错误。副线圈所接的每个灯泡中电流均为I= A= A,电流表的示数为I2=3I=3 A0.82 A,选项B正确。由U1I1=U2I2,解得原线圈中电流I1= A,灯泡电阻R= = 。原线圈串联的灯泡两端电压为U灯=I1R= V=165 V,ab两点间的电压是U灯+U1=165 V+880 V=1 045 V,选项C正确,D错误。