1、专题能力训练11恒定电流和交变电流(时间:45分钟满分:98分)选择题(本题共14小题,每小题7分,共98分。在每小题给出的四个选项中,17题只有一个选项符合题目要求,814题有多个选项符合题目要求。全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为 1.0 A 和 1.0 V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为 2.0 A 和15.0 V。当这台电动机正常运转时()A.电动机的内阻为7.5 B.电动机的内阻为2.0 C.电动机的输出功率为3
2、0.0 WD.电动机的输出功率为26.0 W2.在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R。电压表为理想电表,S为单刀双掷开关,当开关由1位置打到2位置时,下列说法正确的是()A.L1亮度不变,L2将变暗B.L1将变亮,L2将变暗C.电源内阻的发热功率将变小D.电压表读数将变小3.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()A.B.C.D.4.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻
3、,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。当R2的滑片在a端时闭合开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U,现将R2的滑片向b端移动,则三个电表示数的变化情况是()A.I1增大,I2不变,U增大B.I1减小,I2增大,U减小C.I1增大,I2减小,U增大D.I1减小,I2不变,U减小5.如图所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为定值电阻,开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是()A.U2变小、I3变小B.U2不
4、变、I3变大C.I1变小、I2变大D.I2变大、I3变大6.(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)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,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()A.R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7.远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R。变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的是()A.B.I2=C.I
5、1U1=RD.I1U1=I2U28.边长为l的正方形线框在匀强磁场B中以角速度匀速转动,产生的感应电流的最大值为Im,设灯泡的电阻为R,其他电阻不计。从如图所示位置开始计时,则()A.Im=B.电路中交变电流的表达式为Imsin tC.电流表的读数为D.灯泡上产生的电功率为R9.如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一部分。下列说法正确的是()A.图甲、图乙均表示交变电流B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin 100t(V)C.图甲所示电压的有效值为20 VD.图乙所示电压的有效值为10 V10.如图所示,变压器输入有效值恒定的电
6、压,副线圈匝数可调,输出电压通过输电线送给用户(电灯等用电器),R表示输电线的电阻,则()A.用电器增加时,变压器输出电压增大B.要提高用户的电压,滑片P应向上滑C.用电器增加时,输电线的热损耗减少D.用电器增加时,变压器的输入功率增加11.如图所示,直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的特性曲线,曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线,则()A.电源与电源的内阻之比为127B.电源与电源的电动势之比为712C.若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,则小灯泡的电阻之比为3524D.若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,则电源和电源输出功率之比为102112.一直流电动机提升重物的装置如图所示。已
7、知重物质量m=50 kg,电源电压U=110 V保持不变,电动机线圈的电阻R=4 ,不计各处摩擦,当电动机以某一速度匀速向上提升重物时,电路中的电流I=5 A(g取10 m/s2)。则()A.电源的输出功率为100 WB.电动机线圈电阻R的发热功率为550 WC.提升重物的功率为450 WD.电动机效率为81.8%13.图中理想变压器的原、副线圈匝数之比为21,电阻R1=R2=10 ,电表A、V均为理想交流电表。若R1两端电压u1=10sin 100t(V),则下列说法正确的有()A.电压表示数为14.14 VB.电流表的示数为0.5 AC.R1消耗的功率为20 WD.原线圈输入交变电流频率为
8、50 Hz14.如图甲所示,M是一个小型理想变压器,原、副线圈匝数比n1n2=111,a、b端接有正弦式交变电流,电压随时间的变化规律如图乙所示。变压器右侧部分为一火警报警电路原理图,其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器,R1为一定值电阻,电压表V和电流表A可视为理想电表。下列说法正确的是()A.变压器副线圈的输出电压的表达式为u2=20sin 100t VB.当传感器R2所在处未出现火警时,电压表V的示数为20 VC.当传感器R2所在处出现火警时,电压表V的示数减小D.当传感器R2所在处出现火警时,电流表A的示数减小答案：1.D解析 因为电动机停止转动时,电流表和电
9、压表的示数分别为1.0 A和1.0 V,又由于此时电动机属于纯电阻电路,故电动机的内阻为r=1.0 ,选项A、B错误;当电动机正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V,则电动机的总功率为P总=2.0 A15.0 V=30.0 W,此时电动机的发热功率为P热=(2.0 A)21.0 =4.0 W,故电动机的输出功率为P出=P总-P热=30.0 W-4.0 W=26.0 W,选项D正确。2.D解析 开关在位置1时,外电路总电阻R总=R,电压表示数U=E=E,两灯电压U1=U2=E,电源内阻的发热功率为P热=。开关在位置2时,外电路总电阻R总=R,电压表示数U=E=E,灯泡L1
10、的电压U1=E,L2的电压U2=E,电源内阻的发热功率为P热=,L1亮度不变,L2将变亮,故选项A、B错误;电源内阻的发热功率将变大,故选项C错误;由以上分析可知电压表读数变小,选项D正确。3.C解析 S断开时等效电路图如图甲所示。甲乙设每个电阻阻值为R,电路中总电阻R总1=,干路电流I干1=;电容器两端电压为U1=I干1R=,所带电荷量为Q1=CU1=;S闭合后,等效电路图如图乙所示,电路中总电阻为R总2=,干路电流I干2=,电容器两端电压U2=I干2R=,所带电荷量Q2=CU2=;综上,C选项正确。4.B解析 由题图可知R1、R2并联后再与R3串联,电流表A1测通过R1的电流I1,A2测通
11、过R2的电流I2,V测路端电压U。现将R2的滑片向b端移动,R2阻值减小,电路总电阻减小,则总电流I增大;根据闭合电路欧姆定律知路端电压U=E-Ir,所以电压表示数U减小;由U3=IR3,可知U3增大;R1两端电压U1=U-U3,所以U1减小,则I1减小,而I=I1+I2,所以I2增大。故选项B正确。5.B解析 理想变压器有,由于原线圈电压不变,所以V2的示数U2也不变,A错误;当S断开后,负载的总电阻变大,由于副线圈电压不变,所以总电流减小,即I2变小,故C、D错误;由于副线圈的总电流减小,R1的电压减小,并联电路的电压U3就会增大,所以R3的电流I3就会增大,故B正确。6.B解析 发电机线
12、圈转速变为原来一半时,产生电动势的最大值和有效值均变为原来的一半,变压器匝数比不变,故副线圈上的电压表示数变为原来的一半,选项B正确;对负载电阻R,由P=可得,R消耗的功率变为原来的,即副线圈消耗的功率变为原来的,故原线圈消耗的功率也变为原来的,而原线圈电压变为原来的一半,故原线圈中的电流(电流表示数)变为原来的一半,选项A、C均错误;发电机线圈转速变为原来一半时,线圈转动的角速度变为一半,由f=可得交变电流的频率变为原来的2倍,选项D错误。7.D解析 由理想变压器可知,选项A错误;I2=,而U2=UR+U3,故I2,选项B错误;P入=P出,即U1I1=U2I2,而U2I2R,选项C错误,D正
13、确。8.AD解析 电动势最大值Em=Bl2,故电流的最大值Im=,选项A正确;电流表的读数为I=,选项C错误;电阻R上产生的电功率P=I2R=R,选项D正确;由图示位置开始计时,电流瞬时表达式为i=Imcos t,选项B错误。9.ABD解析 由题图可以看出,图甲、图乙均为交变电流,图甲为正弦式交变电流,瞬时表达式为u=20sin 100t(V),电压的有效值为 V=10 V,选项A、B正确,C错误。题图乙的周期T=410-2s,由 T=得U2=10 V,选项D正确。10.BD解析 变压器输入有效值恒定的电压,原、副线圈的匝数比不变,则副线圈的电压U2=U1不变,故选项A错误;当用电器增加时,电
14、阻减小,由欧姆定律知I2=,副线圈电流增大,输电线的分压增大,用户获得的电压减小,故要提高用户的电压,滑片P应向上滑,故选项B正确;当用电器增加时,副线圈电流增大,输电线的热损耗P=R增大,输出功率由P2=U2I2知,输出功率变大,故选项C错误;用电器增加时,副线圈电流增大,因为是理想变压器,故输入功率等于输出功率,输入功率增加,选项D正确。11.AD解析 根据题图,电源与电源的电动势都是10 V,二者之比为11,电源内阻为 ,电源的内阻为 ,电源的内阻与电源的内阻之比为127,选项A正确,B错误。若该小灯泡与电源单独连接,工作电流为5 A,由I=可得小灯泡电阻为R= ,若该小灯泡与电源单独连
15、接,工作电流为6 A,由I=可得小灯泡电阻为R= ,小灯泡的电阻之比为2435,选项C错误。若该小灯泡分别与电源和电源单独连接,小灯泡电压分别为 V和5 V,电源输出功率为5 W= W,电源输出功率为65 W=30 W,则电源和电源输出功率之比为1021,选项D正确。12.CD解析 电源的输出功率P出=IU=5 A110 V=550 W,电动机线圈电阻R的发热功率P热=I2R=100 W,选项A、B错误。因能量守恒,电动机对重物做的功的功率为P有=P出-P热=550 W-100 W=450 W,电动机效率为=100%=100%=81.8%,选项C、D正确。13.BD解析 由题图知,R1、R2串
16、联,电流相等,又R1=R2=10 ,所以R1、R2电压相等,所以电压表示数为10 V,所以选项A错误;根据欧姆定律得R1、R2的电流为 I=1 A,则原线圈电流为0.5 A,所以选项B正确;R1消耗的功率为P=I2R1=10 W,所以选项C错误;由R1两端电压u1=10sin 100t(V)知,=2f=100,解得f=50 Hz,所以选项D正确。14.AC解析 由图象可知该交变电流周期为T=0.02 s,则其电压瞬时值表达式为 u1=220sin 100t V,由变压器的变压关系可得变压器副线圈的输出电压为u2=20sin 100t V,选项A正确;输出电压的有效值为20 V,与传感器R2并联的电压表的示数小于20 V,选项B错误;当传感器R2所在处出现火警时,电阻R2减小,电流 I=增大,电流表A的示数也增大,电压表V的示数U=U2-IR1减小,选项C正确,选项D错误。
