1、专题六 电路和电磁感应第 1 讲 恒定电流和交变电流(建议用时:40 分钟 满分:100 分)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.(2017安徽淮南模拟)如图所示,某导体的形状为长方体,其长、宽、高之比为 abc=532.在此长方体的上、下、左、右四个面上分别通过导线引出四个接线柱 1,2,3,4.在 1,2 两端加上恒定的电压 U,通过导体的电流为 I1;在 3,4 两端加上恒定的电压 U,通过导体的电流为 I2,则 I1I 2为( C )A.925 B.259 C.254 D.425解析:在 1
2、,2 两端加电压 U 时,R 12= ,I1= = ;在 3,4 两端加电 12压 U 时,R 34= ,I2= = .则 I1I 2=a2c 2=254. 342.(2017四川自贡模拟)如图所示,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,R 0为定值电阻,R 1为光敏电阻(其电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.有关下列说法中正确的是( A )A.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的滑动端 P2向上端移动时,电源消耗的功率变大,电阻 R3中有
3、向上的电流C.只调节电阻 R2的滑动端 P1向下端移动时,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,R 1的阻值减小,总电阻减小,总电流增大,电阻 R0消耗的电功率变大,滑动变阻器两端的电压变大,电容器两端的电压增大,电容器下极板带的电荷量变大,所以电阻 R3中有向上的电流,故 A 正确;电路稳定时,电容器相当于开关断开,只调节电阻 R3的滑动端 P2向上端移动时,对电路没有影响,故 B 错误;只调节电阻 R2的滑动端 P1向下端移动时,电容器并联部分的电阻变大,所以电容器两端的电压变大,由 E= 可知,电场力变
4、大,带电微粒向上运动,故 C 错误;若断开开关 S,电容器处于放电状态,电荷量变小,故 D错误.3.(2017上海虹口区一模)如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r,R1,R2为定值电阻,R 2R1r,且 R1大于滑动变阻器 R0的最大阻值.闭合开关 S,将滑动变阻器的滑动片 P 由最上端滑到最下端,若电压表 V1,V2,电流表 A 的读数改变量的大小分别用 U 1,U 2,I 表示,则下列说法中正确的是( B )A. =R22B. R1r知,外电阻一定大于内电阻,而在改变中外电阻减小,故外电阻越来越接近内电阻,故电源的输出功率一直增大,故 D 错误.4.(2017山东滨州一模)如图所示,交流
5、电源电压有效值 U0=5 V,电源等效内阻 r=4.5 ,经过理想变压器变压后,接在阻值 R=8 的电阻上,理想变压器原、副线圈匝数之比为 14,则电阻 R 消耗的功率,下列说法正确的是( A )A.0.5 W B.5 W C.1 W D.1.5 W解析:根据电流关系得,原线圈的电流 I1=4I2;在原线圈回路中,根据欧姆定律有,U 0=4I2r+U1,解得 U1=5-18I2,副线圈两端的电压为U2=I2R=8I2;根据电压关系有 = ,即 = ,解得 I2= A;所以电阻1212518282 14 14R 消耗的功率为 P= R=( )28 W=0.5 W,故 A 正确,B,C,D 错误.
6、22145.(2017湖南株洲模拟)图(甲)中理想变压器原、副线圈的匝数之比 n1n 2=51,电阻 R=20 ,L 1,L2为规格相同的两只小灯泡,S 1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交流电源,输入电压 u 随时间 t 的变化关系如图(乙)所示.现将 S1接 1,S2闭合,此时 L2正常发光.下列说法正确的是( D )A.输入电压 u 的表达式 u=20 sin(50t)V2B.只断开 S2后,L 1,L2均正常发光C.只断开 S2后,原线圈的输入功率增大D.若 S1换接到 2 后,R 消耗的电功率为 0.8 W解析:周期 T=0.02 s,= rad/s=100 rad/s,所以输入电压 u
7、20.02的表达式应为 u=20 sin(100t)V,A 错误 ;只断开 S2后,负载电阻变2大为原来的 2 倍,电压不变,副线圈的电流变小为原来的一半,L 1,L2的功率均变为额定功率的四分之一,B 错误;只断开 S2后,原线圈的输入功率等于副线圈的功率,也减小,C 错误;原线圈的电压 U1=20 V,若S1换接到 2 后,电阻 R 两端的电压有效值为 U2= U1=4 V,R 消耗的电21功率为 P= =0.8 W,D 正确.226.(2017河南安阳武清区模拟)如图所示为一理想变压器,b 是原线圈的中心抽头,副线圈两端接有理想交流电压表和电流表,开关 S,可变电阻 R 以及两个阻值相同
8、的定值电阻 R1,R2.从某时刻开始在原线圈 c,d 两端加上正弦式交变电压,下列说法正确的是( AC )A.将可变电阻 R 调大,其他部分不变,电压表示数不变,电流表的读数变小B.将开关 S 从断开到闭合,其他部分不变,电流表读数变大,电压表读数变小C.可变电阻 R 的阻值调为 0 时,开关 S 闭合前后电源的输出功率之比为 12D.将单刀双掷开关由 a 拨向 b 时,其他部分不变,副线圈的频率减半解析:将可变电阻 R 调大,其他部分不变,电压表示数不变,根据欧姆定律,电流表示数变小,故 A 正确;将开关 S 从断开到闭合,其他部分不变,副线圈回路的电阻变小,电压表示数不变,电流表示数变大,
9、故B 错误;将可变电阻 R 的阻值调为 0 时,开关 S 闭合前电源的输出功率 P1= ,开关 S 闭合后电源的输出功率 P2= + =2 ,所以开关 S221221222221闭合前后电源的输出功率之比为 12,故 C 正确;变压器不改变交变电流的频率,将单刀双掷开关由 a 拨向 b 时,其他部分不变,副线圈的频率不变,故 D 错误.7.(2017天津一模)某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图(甲)所示,图(乙)是其输入电压 u 的变化规律.已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为 n1n 2=101,电阻 R=22 .下列说法正确的是( AC )A.通过 R 的交变电流的频率为 50
10、 HzB.电流表 A2的示数为 A2C.此时变压器的输入功率为 22 WD.将 P 沿逆时针方向移动一些,电流表 A1的示数变小解析:由图(乙)可知,该交变电流的周期为 T=0.02 s,其频率为 f= =1Hz=50 Hz,故 A 正确;由图知输入电压的最大值为 Um=220 V,所10.02 2以有效值为 U=220 V,则副线圈两端的电压为 U=U =220 21 110V=22 V,所以通过电阻的电流(即为电流表 A2的示数)为 I= = A=1 2222A,故 B 错误;变压器的输出功率为 P=UI=221 W=22 W,理想变压器的输入功率等于输出功率,所以有 P=P=22 W,故
11、 C 正确;将 P沿逆时针方向移动一些,变压器的副线圈匝数变大,输出电压变大,输出功率变大,所以输入功率也变大,故电流表 A1的示数将变大,故 D错误.8.(2017湖北武汉调研)某电厂要将电能输送到较远的用户,输送的总功率为 100 kW,电厂输出电压仅为 200 V.为减少输送功率损失,先用一理想升压变压器将电压升高再输出,到达目的地后用理想降压变压器降压.已知输电线路的总电阻为 120 ,若在输电线路上消耗的功率为输送功率的 12%,用户所需电压为 220 V,则( AD )A.理想升压变压器的原、副线圈的匝数比为 150B.理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为 351C.理想升压变压器
12、的原、副线圈中的电流分别为 400 A 和 10 AD.理想降压变压器的原、副线圈中的电流分别为 10 A 和 400 A解析:远距离输电原理示意图如图,由升压变压器输入功率 P1=U1I1=100 kW,U1=200 V 得升压变压器原线圈中的电流 I1=500 A.由输电线路损失功率 P=P 112%= R 得输电线路电流 I2=10 A,所以 = = .由221221 150用户功率 P4=P1-P=U 4I4得降压变压器副线圈中的电流 I4=400 A,所以 = = = .综合以上分析知,A,D 正确.344342401二、非选择题(本大题共 2 小题,共 36 分)9.(16 分)(
13、2017宁夏银川模拟)如图所示,某小型水电站发电机的输出功率为 10 kW,输出电压为 400 V,向距离较远的用户供电,为了减少电能损失,使用 2 kV 高压输电,最后用户得到 220 V,9.5 kW 的电力,求:(1)升压变压器原、副线圈的匝数比 n1n 2;(2)输电线路导线的总电阻 R;(3)降压变压器原、副线圈的匝数比 n3n 4.解析:(1)升压变压器的原、副线圈的匝数比为= = = .1212 4002 00015(2)输电线上的电流为 I= = A=5 A210 0002 000输电线电阻 R= = =20 .损2 50025(3)降压变压器原线圈电压U3=U2-IR=2 0
14、00 V-520 V=1 900 V故降压变压器原、副线圈的匝数比为 = = = .34341 9002209511答案:(1)15 (2)20 (3)951110.(20 分)(2017安徽校级期末)如图所示,一个半径为 r 的半圆形线圈,以直径 ab 为轴匀速转动,转速为 n,ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场,磁感应强度为 B,M 和 N 是两个集流环,负载电阻为 R,线圈、电流表和连接导线的电阻不计,求:(1)感应电动势的最大值;(2)从图示位置起转过 转的时间内负载电阻 R 上产生的热量;14(3)从图示位置起转过 转的时间内通过负载电阻 R 的电荷量;14(4)电流表的示数.解析:(1)线圈绕轴匀速转动时,在电路中产生如图所示的交变电流.感应电动势的最大值为Em=BS=B 2n= 2Bnr2.22(2)线圈在转动 周期时间内导体一直切割磁感线 ,则产生的热量 Q=14 = .(2) 2 44248(3)在线圈从图示位置转过 转的时间内,电动势的平均值为 = .14 通过 R 的电荷量 q= t= t= = . 22(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为 E,由有效值的定义得 = T,解得 E= ,(2) 2 22 2故电流表的示数为 I= = .222答案:(1) 2Bnr2 (2) (3) (4)4248 22 222
