1、专题分层突破练 10 恒定电流和交变电流 A 组 1.(2021 浙江高三模拟)如图所示,国内首台 10106 W 海上风电机组在三峡集团福建福清兴化湾二期海上风电场成功并网发电,是目前我国自主研发的单机容量亚太地区最大、全球第二大的海上风电机组。若已知该风力发电机的年均输出功率为设计功率的 55%,每户家庭月均耗电 200 kWh,则一台发电机可供大约多少户用电()A.5 000 B.1 万 C.2 万 D.4 万 2.(多选)(2021 山东枣庄高三二模)如图所示的长方体金属导体,前表面为 abcd,已知 lab=10 cm、lbc=5 cm。当 C、D 两端加电压 U 时,其中电流为 2
2、 A;当 A、B 两端加电压 2U 时,其中电流为 I。下列说法正确的是()A.I=2 A B.I=1 A C.若 A 端接电源正极,B 端接负极,同时加一垂直于 abcd 面向里的匀强磁场,则 C 端电势高 D.若 A 端接电源正极,B 端接负极,同时加一垂直于 abcd 面向里的匀强磁场,则 D 端电势高 3.(2020 江苏卷)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器()A.是一种降压变压器 B.能测量直流电路的电流 C.原、副线圈电流的频率不同 D.副线圈的电流小于原线圈的电流 4.(202
3、1 山东高三模拟)如图所示,R1为定值电阻,R 为滑动变阻器,C 为电容器。闭合开关 S,当滑片P 向上移动时,下列说法正确的是()A.电流表 A1的示数增大 B.电流表 A2的示数减小 C.电容器 C 的电荷量减小 D.电源内阻 r 上消耗的电功率增大 5.(2020 北京卷)如图所示,理想变压器原线圈接在 u=Umsin(t+)的交流电源上,副线圈接三个阻值相同的电阻 R,不计电表内阻影响。闭合开关 S 后()A.电流表 A2的示数减小 B.电压表 V1的示数减小 C.电压表 V2的示数不变 D.电流表 A1的示数不变 6.(2021 江苏南通高三二模)下图为远距离输电的原理图,发电机输出
4、电压不变,升压变压器、降压变压器均为理想变压器,降压变压器的原、副线圈匝数之比为 n。若用户负载发生变化,电压表 V 的示数变化 U,电流表 A 的示数变化 I,|=k,则两变压器间输电线的总电阻 R 等于()A.nk B.C.n2k D.7.(2021 辽宁锦州高三一模)图甲为一台小型旋转电枢式交流发电机的构造示意图,内阻 r=1,外电路电阻 R1=R2=18,电路中其余电阻不计。发电机的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度 绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数 n=10,转动过程中穿过每匝线圈的磁通量 随时间 t 按正弦规律变化,如图乙所示。取=3.14。则()甲 乙 A.t=1.5710
5、-2 s 时,该小型发电机的电动势为零 B.t=3.1410-2 s 时,矩形线圈转到中性面位置 C.串联在外电路中的交流电流表的示数为 2 A D.感应电动势的最大值为 20 V B 组 8.(多选)(2020 浙江卷)如图所示,系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机,旋翼由电动机带动。现有质量为 20 kg、额定功率为 5 kW 的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升,经过200 s 到达 100 m 高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为 400 V,若不计电缆的质量和电阻,忽略电缆对无人机的拉力,g 取 10 m/s2,则()A.空气对无人机的作用力始终大于或等于 200
6、 N B.直流电源对无人机供电的额定电流为 12.5 A C.无人机上升过程中消耗的平均功率为 100 W D.无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功 9.(多选)(2021 辽宁朝阳高三一模)如图所示,理想变压器的原线圈与稳定的正弦式交流电源相连(电源内阻不计),原、副线圈匝数比为 n1n2,电压表和电流表均为理想电表,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。当滑片向左滑动时,电压表、电流表的示数变化分别用 U1、U2、I1、I2表示。以下说法正确的是()A.|1 1|=R1 B.|=R2 C.|1 1|(1 )R2 D.|(1)R1 10.(多选)(2021 湖南娄底高三零模)在如图所示电
7、路中,电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片向左移动时,下列判断正确的是()A.A1示数变大 B.A2示数变大 C.V1示数变大 D.V2示数变大 11.(多选)(2021 山西高三模拟)家用灯暖型浴霸的电路如图所示,其中照明灯额定电压为 220 V,额定功率为 44 W;四只相同的取暖灯额定电压均为 220 V,额定功率均为 440 W;排气扇电机的内阻为1.。当将浴霸接入 u=220 sin 100t(V)的交流电路中时,闭合全部开关后各用电器均正常工作,此时通过保险丝的电流为 8.6 A。以下判断正确的是()A.交变电流的频率为 50 Hz B.排气扇电机的输出功率为 88 W C.闭合全
8、部开关,浴霸的总功率为 2 675 W D.只闭合 S1、S4,通过保险丝的电流为 0.6 A 12.(2021 江苏滨海中学高三一模)交警使用的某型号酒精测试仪如图甲,其工作原理如图乙所示,传感器电阻 R 的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为 E,内阻为 r,电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法正确的是()甲 乙 A.电压表的示数变大,电流表的示数变小 B.电压表的示数变小,电流表的示数变小 C.酒精气体浓度越大,电源的输出功率越大 D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变 13.(2021 河北高三模拟)如图所示的电路,电源电
9、动势 E 恒定且内阻 r 不可忽略,R1、R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器,A1、A2为理想电流表,V1、V2、V3为理想电压表。闭合开关后,I1、I2分别表示两个电流表的示数,U1、U2、U3分别表示三个电压表的示数。现将滑动变阻器 R4的滑片稍向上滑动一些,I1、I2分别表示两个电流表示数变化的大小,U1、U2、U3分别表示三个电压表示数变化的大小。下列说法正确的是()A.U2变小 B.变小 C.U2小于 U3 D.1 1大于 1 参考答案 专题分层突破练 10 恒定电流和交变电流 1.C 解析 根据能量守恒定律有 Pt=nW,代入数据可得55%10106365 46060J=1 0
10、03.6106nJ,解得 n=104,选项 C 正确。2.BD 解析 同一导体电阻率相同,设剩余一边长 l,根据电阻定律 R=可知,RCD=,RAB=。当 C、D 两端加电压 U 时,其电流为 I=2A;当 A、B 两端加电压 2U 时,其中电流为 I=,联立可得 I=1 I=1A,选项 A 错误,B 正确。若 A 端接电源正极,B 端接负极,则导体内电流方向向右,导体内自由电子向左移动。根据左手定则可知洛伦兹力向上,电子在 C 端积累,C 端积累负电荷,则 C 端电势低,D 端电势高,选项 C 错误,D 正确。3.D 解析 电流互感器是一种测量电路中电流的变压器;根据题意,电流互感器原线圈匝
11、数较少,副线圈匝数较多,由 1 1 可知,电流互感器是一种升压变压器,故 A 错误。电流互感器是利用电磁感应进行工作的,只有在交流电路中才能正常工作,故 B 错误。电流互感器能够改变原、副线圈电流和电压,但不能够改变其频率,故 C 错误。由 1 1 可知,电流和线圈匝数成反比,副线圈匝数比原线圈匝数多,所以副线圈的电流小于原线圈的电流,故 D 正确。4.B 解析 滑片向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,整个电路电阻增大,干路电流减小,A1示数减小,选项 A 错误。内电压减小,外电压增大,R1两端的电压增大,则通过 R1的电流增大,而干路电流减小,则 A2的示数减小,选项 B 正确。电容器
12、两端的电压增大,所以电容器的电荷量增大,选项 C错误。通过电源内阻的电流减小,则由 P=I2r 可知,电源内阻消耗的电功率减小,选项 D 错误。5.A 解析 开关 S 闭合后,副线圈总的电阻减小,由于变压器的匝数比和输入电压都不变,所以输出电压也不变,即 V1示数不变,但因副线圈的总电阻减小,则副线圈的总电流增大,原线圈的电流增大,故 A1的示数变大,选项 B、D 错误。由于副线圈的电流增大,故与副线圈串联的电阻 R 两端的电压增大,而副线圈两端的电压不变,所以副线圈电路中并联部分的电压减小,即 V2的示数减小,故电流表A2的示数减小,选项 A 正确,C 错误。6.C 解析 电压表 V 的示数
13、变化 U,则降压变压器的原线圈两端电压变化了 nU,电流表 A 的示数变化 I,则流过 R 的电流变化了 ,由闭合电路的欧姆定律可得 U3=-RI+U2,所以两变压器间输电线的总电阻 R=|=n2k,选项 C 正确。7.D 解析 t=1.5710-2s 时,磁通量 的变化率最大,该小型发电机的电动势为最大,选项 A 错误。t=3.1410-2s 时,磁通量 的变化率最大,磁场与线圈平面平行,选项 B 错误。从-t 图线可以看出 max=1.010-2Wb,T=3.1410-2s,=200rad/s,感应电动势的最大值为 Emax=nmax=20V,外电路电阻 R=1=9,电路中电流最大值为 I
14、max=2A,串联在外电路中的交流电流表的读数为I=A,选项 C 错误,D 正确。8.BD 解析 由于系留无人机开始起飞经过 200s 到达 100m 高处后悬停并进行工作,可见系留无人机先加速后减速再停留在空中,所以空气对无人机的作用力先大于重力,再小于重力,最后等于重力,故 A 错误;直流电源对无人机供电的额定电流为 I=5000400 A=12.5A,故 B 正确;无人机上升过程中克服重力做的功为 W=mgh=010100J=0000J,另外还要克服空气的阻力做功,电动机内电阻还要消耗能量,所以无人机上升过程中消耗的平均功率 =100W,故 C 错误;无人机上升过程中要克服空气阻力做功,
15、悬停时旋翼转动时也会克服阻力做功,所以两种情况下均有部分功率用于对空气做功,故 D 正确。9.AD 解析 正弦式交流电源电压稳定,有 U=UR1+U1,|U1|=|UR1|,所以有|1 1|1 1|=R1,选项 A正确,C 错误。根据变压器的规律可知,理想变压器原、副线圈电压变化量之比 1 1 ,原、副线圈电流变化量之比 1 1,所以有|(1)|1 1|(1)R1,选项 D 正确,B 错误。10.BD 解析 当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻 R2增大,则外电路中的总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律 I=总 ,可知总电流减小,即 A1的示数减小,选项 A 错误。根据U=E-I
16、r,可知路端电压增大,即 V2的示数变大,选项 D 正确。流过电阻 R1的电流即为总电流,根据U1=IR1,因总电流 I 减小,故 U1减小,即 V1的示数减小,选项 C 错误。根据路端电压 U=U1+U 并,因 U 增大,U1减小,可知 U 并增大,故流过 A2的电流增大,A2的示数增大,选项 B 正确。11.AD 解析 根据 u=220 sin100t(V),可得交变电流的频率为 f=100 Hz=50Hz,选项 A 正确。照明灯电流 I1=1 1=0.2A,取暖灯电流 I2=2A,则通过排气扇的电流为 I3=I-I1-4I2=0.4A,排气扇电机的输出功率为 P=I3U-3 r=87.8
17、08W,选项 B 错误。排气扇功率 P3=I3U=88W,故浴霸的总功率为 P 总=44W+4440W+88W=189 W,选项 C 错误。只闭合 S1、S4,通过保险丝的电流为 I=I1+I3=0.6A,选项 D正确。12.D 解析 由于传感器电阻 R 的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,而酒驾驾驶员吹气时,酒精浓度大,故 R 变小,由闭合电路的欧姆定律可知 I=0,U=E-I(R0+r),可知电流表示数变大,电压表示数变小,选项 A、B 错误。电源的输出功率关于外电阻 R 外的关系图像如图所示,由图可看出当 R外=r 时电源的输出功率最大,而酒精气体浓度越大导致 R+R0越小,若开始时有
18、R+R0r,则随着 R 减小电源的输出功率增大,若 R+R0r,则随着 R 减小电源的输出功率减小,选项 C 错误。根据闭合电路的欧姆定律有 E=U+I(r+R0),故|=r+R0,则无论 R 怎么变,电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,选项 D 正确。13.C 解析 滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器 R4接入电路的电阻变大,由“串反并同”可知U2变大,选项 A 错误。由欧姆定律可知 =R3+R4,R4接入电路的阻值变大,所以 变大,选项 B 错误。电压表 V2的示数等于电阻 R3和 R4两端的电压之和,R4接入电路阻值变大,电压表 V2的示数变大,由于总电流变小,但是流过 R2的电流变大,所以流过电阻 R3的电流变小,电阻 R3两端的电压变小,所以U3大于 U2,选项 C 正确。由闭合电路欧姆定律分析可知 1 1=r,1=r+R1,所以 1 1小于 1,选项 D 错误。
