1、 第 11 讲 直流与交流电路问题限时：40 分钟一、选择题(本题共 16 小题，其中 18 题为单选，9 16 题为多选)1(2017四川师大二模)如图所示电路中，电源电动势为 E、内阻为 r，电阻 R2、 R3为定值电阻， R1为滑动变阻器， A、 B 为电容器的两个极板。当滑动变阻器 R1处于某位置时，A、 B 两板间的带电油滴静止不动。则下列说法中正确的是 ( B )导 学 号 86084229A仅把 R1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向下运动B仅把 R1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向上运动C仅把两极板 A、 B 间距离减小，油滴向下运动D仅把两极板 A、 B 间相对
2、面积减小，油滴向下运动解析 仅把 R1的触头向右滑动时， R1增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，则电流表读数减小。由 E 分析可知，板间场强增大，油滴所受电场力增大，Ud则油滴向上运动。故 A 错误，B 正确；仅把两极板 A、 B 间距离 d 减小，电容器的电压不变，由 E 分析可知，板间场强增大，油滴所受电场力增大，则油滴向上运动。而电路其他部Ud分不变，电流表读数不变。故 C 错误；仅把两极板 A、 B 间相对面积减小， U 和 d 不变，则板间场强不变，油滴所受电场力不变，则油滴仍保持静止。电流表读数不变。故 D 错误。2(2017河南省济源市二模)如图甲所示，在匀强磁
3、场中，一巨型金属线圈两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的 e t 图象分别如图乙中曲线 a、 b 所示，则 ( D )导 学 号 86084230A t0 时刻穿过线圈的磁通量均为零B曲线 a 表示的交变电流的频率为 25 HzC曲线 b 表示的交变电动势有效值为 15 VD曲线 a、 b 对应的线圈转速之比为 32解析 在 t0 时刻，线圈一定处在中性面上，此时磁通量最大，故 A 错误；曲线 a的交变电流的频率 f 50 Hz，故 B 错误；由图可知， a 的周期为 2102 s； b 的1T 10.02周期为 3102 s，则由 n 可知，转速与周期成反
4、比，故曲线 a、 b 对应的线圈转速之比1T为 32 ，曲线 a 表示的交变电动势最大值是 30 V，根据 Em nBS 得曲线 b 表示的交变电动势最大值是 20 V，则有效值为 U V10 V；故 C 错误，D 正确。202 23(2017山东省聊城市二模)如图所示，理想变压器的原副线圈的匝数比n1 n221，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为 R，当输入端接通电源后，电流表读数为 I，电动机带动一质量为 m 的重物以速度 v 匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为 ( A )导 学 号 86084231A4 IR BmgvI mgvIC4 I
5、R D IR14 mgvI解析 电流与匝数成反比，副线圈的电流为 2I，输入功率等于副线圈消耗的功率：P(2 I)2R mgv UI，所以电压表的读数 U4 IR 。故选 A。mgvI4(2017江西省二模)如图所示，理想变压器原线圈两端 A、 B 接在电动势为 E8 V，内阻为 r2 的交流电源上，理想变压器的副线圈两端与滑动变阻器 Rx相连，变压器原副线圈的匝数比为 12，当电源输出功率最大时 ( D )导 学 号 86084232A 滑动变阻器的阻值 Rx2 B最大输出功率 P4 WC变压器的输出电流 I22 A D滑动变阻器的阻值 Rx8 解析 当外电路电压等于内电路电压时电源输出功率
6、最大，即 U1 Ur，而且U1 Ur8 V，故 U14 V，根据欧姆定律可得 I1 2 A，故根据 可得副线圈中的Urr I1I2 n2n1电流为 I21 A，根据 可得副线圈两端的电压 U2 8 V，故 Rx 8 ，最U1U2 n1n2 U2I2 81大输出功率为 P U2I28 W，故 D 正确。5(2017江苏省泰州市一模)如图所示电路，已知电源电动势为 E，内阻为 r， R0为固定电阻，当滑动变阻器 R 的触头向上移动时，下列论述正确的是 ( B )导 学 号 86084233A灯泡 L 一定变亮 B伏特表的示数变小C安培表的示数变小 D R0消耗的功率变小解析 当 R 的滑动触点向上
7、移动时， R 变小，外电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，总电流 I 变大，电源的内电压变大，则路端电压变小，因此伏特表读数变小。灯泡 L 的电压减小，则灯 L 一定变暗。故 A 错误，B 正确；路中并联部分电压变小，通过 L的电流减小，而总电流增大，则安培表 A 的读数变大， R0消耗的功率变大。故 C、D 错误。6(2017宁夏中卫市一模)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1 n2221 ，原线圈接 u1220 sin100 t(V)的交流电，电阻 R10 ，电流表、电2压表均为理想电表，则 ( D )导 学 号 86084234A电压表的读数为 10 V2B电流表的读数为
8、 22 AC电阻 R 消耗的功率为 10 W 2D变压器的输出功率为 10 W解析 输入电压的有效值为： U1 V220 V，根据 得： U2 U1Em2 22022 U1U2 n1n2 n2n1220 V10 V，故 A 错误；电流表的示数为： I2 A1 A，故 B 错误；电阻消耗122 U2R 1010的功率为： P2 U2I2101 W10 W，故 C 错误；理想变压器的输入电功率等于负载消耗功率，故为： P1 P210 W，故 D 正确。7(2017山东省日照市二模)自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈。某自耦变压器的电路如图所示，副线圈匝数可调。已知变压器的线圈总匝数为 1 100 匝，
9、原线圈接在 e220sin100 tV 的交流电源上。副线圈接阻值为 44 的负载电阻，正常工作时消耗的功率2为 11 W。已知负载电阻正常工作，则下列说法正确的是 ( C )导 学 号 86084235A副线圈的匝数是 100 匝B通过原线圈的电流为 5 AC副线圈的输出电压为 22 VD副线圈上输出电压的频率为 5 Hz解析 原线圈两端的电压为： U1 V220 V，根据 P 得副线圈两端的电压22022 U2R为： U2 22 V，根据电压与匝数成正比得： ，即 ，解PR 1144U1U2 n1n2 22022 1 100n2得 n2110 匝，故 A 错误，C 正确；根据输入功率等于输
10、出功率 P1 P211 W，通过原线圈的电流 I1 0.05 A，故 B 错误；根据交变电压的瞬时值表达式知P1U1 11220 1002 f，解得 f50 Hz，故 D 错误。8(2017河北省衡水中学二模)图甲中理想变压器原副线圈的匝数比为n1 n251 ，电阻 R20 ，L 1、L 2为规格相同的两只小灯泡，S 1为单刀双掷开关，原线圈接正弦交变电源，输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图乙所示，现将 S1接 1，S 2闭合，此时 L2正常发光，下列说法正确的是 ( D )导 学 号 86084236A输入电压 u 的表达式为 u20 sin(50 t)V2B只断开 S2后，L 1、L
11、 2均正常发光C只断开 S2后，原线圈的输入功率将增大D若 S1换接到 2 后， R 消耗的电功率为 0.8 W解析 从图中可看出该交流电的最大值为 20 V，周期为 0.02 s，根据交变电流的2电动势随时间的变化规律 e Emsint ，其中 ，可知输入电压 u20 sin(100 t)2T 2V，A 错误；只断开 S2，副线圈中电压不变，两灯泡的总电压不变，总电阻增加，流过灯泡的电流减小，L 1、L 2不能正常发光，故 B 错误；只断开 S2，副线圈中电压不变，电路总电阻增加，总电流减小，副线圈功率减小，理想变压器输入功率等于输出功率，故原线圈的输入功率减小，故 C 错误；根据理想变压器
12、原副线圈电压之比 U1 U2 n1 n2，可知副线圈电压的有效值为 4 V，若 S1接到 2，副线圈的电压仍不变，根据 P 可得电阻消耗的电U2R功率为 0.8 W，故 D 正确。9(2017江苏省泰州市一模)如图甲，一理想变压器原副线圈的匝数比为 21 ，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为 22 W；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用 U 和 I 分别表示此时电压表和电流表的读数，则 ( ABD )导 学 号 86084237A灯泡的额定电压为 110 VB副线圈输出交流电的频率为 50 HzC U220 V， I0.2 AD原
13、线圈输入电压的瞬时表达式为 u220 sin100 tV2解析 有效值为： U 220 V，副线圈的电压为： U2 U1110 V，则 A 正22022 n2n1确；原线圈的频率为 f 50Hz，变压器不会改变频率，故 B 正确；副线圈电流为：10.02I2 0.2 A，原线圈的电流为： I1 I10.1 A，则 C 错误； 2 f100，瞬时表22110 12达式为： u220 sin100 tV，故 D 正确。210(2017山东省潍坊一模)如图所示，理想变压器为降压变压器，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电相连，副线圈通过导线与两个相同的灯泡 L2和 L3相连，开始时开关 S 处于断开状态
14、。当 S 闭合后，所有灯泡都能发光。下列说法中正确的是 ( AB )导 学 号 86084238A灯泡 L1和 L2中的电流有效值可能相等B灯泡 L2两端的电压变小C灯泡 L1变亮，灯泡 L2的亮度不变D变压器原线圈的输入功率不变解析 当 S 接通后，根据 I1n1 I2n2可知，因为是降压变压器，则 n1 n2，则I1 I2，则灯泡 L1和 L2中的电流有效值可能相等，选项 A 正确；当 S 闭合后，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡 L1的电压增大，原线圈电压减小，匝数不变故副线圈电压减小，灯泡 L2两端的电压变小，故 B
15、 正确，灯泡 L1变亮，L 2变暗，故 CD 错误，故选 AB。11(2017河北省定州中学 4 月考)如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r，电表均为理想表，电路正常工作。下列说法错误的是 ( BD )导 学 号 86084239A当滑片向左滑动时，电压表的示数增大，但与外电阻不成正比B当滑片向左滑动时，电流表的示数减小，且与外电阻成反比C当滑片在最左端时，电压表的示数不等于电动势D当滑片在最右端时，电压表的示数等于电动势解析 当滑片向左滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，所以电压表示数增大，电流表示数减小，根据在最左端时，外电路电阻最大，由于电源内阻的存在，电压表的示数不等于电动势，C
16、正确，当滑片在最右端，外电路电阻为零，但是由于内阻的分压，所以电压表的示数不等于电动势，D 错误，故选 BD。12如图所示，平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器 R4的滑片向 b 端移动时，则 ( AD )导 学 号 86084240A电压表读数减小B电流表读数减小C质点 P 将向上运动D R3上消耗的功率逐渐减小解析 由图可知， R2与滑动变阻器 R4串联后与 R3并联后，再与 R1串联接在电源两端；电容器与 R3并联；当滑片向 b 移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大；路端电压减小，同
17、时 R1两端的电压也增大；故并联部分的电压减小；由欧姆定律可知流过 R3的电流减小，而流过并联部分的电流增大，故电流表示数增大；因并联部分电压减小，而 R2中电压增大，故电压表示数减小，A 正确，B 错误；因电容器两端电压减小，故电荷受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，电荷向下运动，故 C 错误；因 R3两端的电压减小，由 P 可知， R3上消U2R耗的功率减小； 故 D 正确。13某发电机输出的交流电压如图所示，经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法中正确的是 ( BC )导 学 号 86084241A发电机输出交流电压的有效值为 500 V
18、B用户获得的交流电压频率为 50 HzC若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加D若增加升压变压器原线圈的匝数，输电线上损失的功率将减小解析 由图象可知交流电的最大值为 Um500 V，故 A 错误；交流电压的频率在变压和传输过程中是不变的，由图象可知交流电的周期为 0.02 s，频率为 f1/ T50 Hz，B 正确；若增加用户用电负载的数量，总电阻减小，电流增大， P I2R 知损失功率增大，故 C 正确；增大升压变压器原线圈匝数，输出电压 U2减小， ，损失的功率为 P2R，损失功率增大，故 D 错误。(PU2)14(2017河北省定州中学 4 月考)如图甲所示，一个矩形线圈
19、abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内磁通量随时间 t 的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是 ( BC )导 学 号 86084242A t1时刻线圈中的感应电动势最大B t2时刻 ab 的运动方向与磁场方向垂直C t3时刻线圈平面与中性面重合D t4、 t5时刻线圈中感应电流的方向相同解析 t1时刻通过线圈的磁通量最大，此时磁通量的变化率 等于零，故感应电 t动势为零，故 A 错误； t2时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，故导线 ab 的速度方向跟磁感线垂直，故 B 正确； t3时刻线圈的磁通量最大，故此时线圈与中性面重合；故 C 正确；由图可知 t5时刻线圈中磁通量最大
20、，此时磁通量的变化率 等于零，故没有感应电流，故 tD 错误。所以 BC 正确，AD 错误。15(2017河北省武邑中学一模)如图甲所示是家用台灯亮度调节原理图，理想自耦变压器的 a、 b 间接入如图乙所示正弦交流电压。交流电流表 A 为理想电表，灯泡额定电压为 15 V，额定功率 30 W(设灯泡的电阻值保持不变)，当 P 在 C 处时灯泡正常发光。下列描述正确的有 ( AC )导 学 号 86084243A灯泡正常发光时变压器线圈的总匝数与 C 点下方的匝数之比为 443B当灯泡正常发光时电流表的读数为 2 AC将调压端的滑动触头 P 向下移动时，变压器的输入功率变小D将调压端的滑动触头
21、P 向下移动时，变压器的输入电压变小解析 由图象知输入电压的有效值为 220 V，灯泡正常发光，副线圈电压为 15 V，所以灯泡正常发光时变压器初、次级线圈的匝数比 ，A 正确；当电灯正常发光时，n1n2 443电灯两端电流 I2 A2 A，则变压器初电流： I1 I2 A，选项 B 错误；当滑动PU 3015 n2n1 322触头向下移动，即 n2减小时，电压 U2应该减小，所以灯泡功率减小，则变压器的输入功率变小，C 正确；变压器的输入电压只由发电机输出电压决定，与次级匝数无关，选项 D 错误；故选 AC。16(2017湖北省襄阳五中一模)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1 n23
22、1，原线圈 EF 两端与宽度 d2 m 的光滑平行金属轨道连接，轨道平面水平，磁感应强度 B1.8 T 的匀强磁场垂直于轨道平面向下。一根金属杆以 v10 sin 210 t(m/s)的速度在轨道上往复运动，并始终与导轨保持良好接触。副线圈 GH 两端连接的电路如图，三个灯泡的电阻均为 6 ， L 是直流电阻不计的理想线圈， C 是电容器。下列说法正确的是( ( CD )导 学 号 86084244A三个灯泡的亮度相同B副线圈中电流的频率为 10 HzC灯泡 D1的功率为 24 WD若导体棒的运动周期变为 0.1 s，则灯泡 D2变暗，D 3变亮解析 当金属杆在轨道上以速度 v10 sin 1
23、0 t(m/s)运动时，导体中产生正弦2交流电，则变压器次级产生的也是正弦交流电，因电感线圈和电容器对交流电都有阻碍作用，故三个灯泡的亮度不相同，D 1亮度最大，选项 A 错误；根据 E BLv，可得导体棒产生的电动势 E Bdv36 sin 10 t(V)，故交流电的频率为 f 5 Hz，选项 B 错22 102误；变压器的原、副线圈的匝数比 n1 n231，则次级电压最大值为 U2m12 V，有效2值为 U2 V12 V，灯泡 D1的功率为 PD1 W24W，选项 C 正确；若导体棒的1222 U2R 1226运动周期变为 0.1 s，产生的交流电的频率变大，则 L 对交流电的阻碍作用变大，则灯泡D2变暗，电容器 C 对交流电的阻碍作用减小，则 D3变亮，选项 D 正确；故选 CD。
