1、第1页专题限时训练10 直流与交流电路第2页时间：45 分钟一、单项选择题1在如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，L1和 L2 为两个相同的灯泡，每个灯泡的电阻和电源内阻的阻值均相同，D 为理想二极管，C 为电容器，开关 S 处于断开状态，下列说法中正确的是()D第3页A滑动变阻器滑片向右移动，电流表示数变小B滑动变阻器滑片向右移动，电源内阻的发热功率变小C开关 S 闭合后，L2亮度变暗D开关 S 闭合后，电流表示数不变第4页解析：电容器视为断路，所以只有灯泡 L2中有电流通过，滑动变阻器滑片向右滑动，电流表的示数不变，故选项 A 错误；滑动变阻器滑片向右移动，电路电流不变，电源内
2、阻的发热功率不变，故选项 B 错误；开关 S 闭合后，因为二极管具有单向导电性，二极管处于截止状态，灯泡 L1 中无电流，电路总电阻不变，总电流不变，电流表的示数不变，L2 亮度不变，故选项C 错误，D 正确第5页2如图所示电路中，GMR 为一个磁敏电阻，它的阻值随所处空间磁场的增强而增大，电源内阻不可忽略小灯泡电阻恒定，闭合开关 S1和 S2 后，在滑动变阻器的滑片 P 向右滑动时，下列说法正确的是()AL1、L2、L3都变暗BL1、L2、L3都变亮CL1变暗，L2 变亮，L3变暗DL1变亮，L2 变暗，L3变亮D第6页解析：滑片 P 向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，左侧电路的电流
3、变小，电磁铁磁性变弱，GMR 的阻值变小，右侧电路的总电阻变小，干路的电流 I 变大，L3 变亮，路端电压 UEIr 变小，L2 的电压 U2UIRL3 变小，灯 L2变暗；通过 L2的电流变小，通过 L1的电流 I1II2变大，L1变亮第7页3如图所示，10 匝矩形金属线框在磁感应强度为 0.4 T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴 OO以角速度 100 rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为 0.5 m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡 L1和 L2，且开关 S断开时灯泡 L1正常发光，电流表示数为 0.01 A，则()D第8页A若从图示位置开始计时，线框中感应电动势
4、的瞬时值表达式为 e200sin100t(V)B灯泡 L1的额定功率为 2 WC若开关 S 闭合，灯泡 L1将更亮D若开关 S 闭合，电流表示数将增大第9页解 析：变 压 器 的 输 入 电 压 的 最 大 值 为 Um NBS100.40.5100 V200 V，从垂直于中性面位置开始计时，故 线 框 中 感 应 电 动 势 的 瞬 时 值 表 达 式 为 e Umcost 200cos100t(V)，选项 A 错误；变压器输入电压的有效值为 U1Um22002 V100 2 V，开关断开时，L1 正常发光，且电流表示数为 0.01 A，灯泡 L1的额定功率等于此时变压器的输入功率，为 PL
5、1PU1I1100 20.01 W 2 W，选项 B 错误；若开关 S 闭合，则变压器输出电压不变，灯泡 L1 亮度不变，输出端电阻减小，故输出电流增大，输入电流也增大，选项 D 正确第10页4如图所示，E 为电源，其内阻为 r，L 为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2 为定值电阻，R1r，R3 为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，闭合开关 S 后，若照射R3 的光照强度减弱，则()AR1两端的电压变大B通过 R2的电流变大C电源的输出功率变大D小灯泡消耗的功率变大B第11页解析：光照强度减弱，光敏电阻 R3的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中干路电流减
6、小，故 R1两端的电压减小，故 A 错误；因干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，同时 R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过 R2的电流增大，由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流减小，由 PI2RL 可知，小灯泡消耗的功率变小，故 B 正确，D 错误；由于 R1r 且电路的总电阻增大，故外电阻比内阻 r 越来越大，所以电源的输出功率减小，故 C 错误第12页5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
7、来的12，则()B第13页AR 消耗的功率变为12PB电压表 V 的读数变为12UC电流表 A 的读数变为 2ID通过 R 的交变电流频率不变第14页解析：发电机线圈的转速变为原来的12，由 EnBS2 知，原线圈中输入电压变为原来的12，频率变为原来的12.根据U1U2n1n2，则 U2变为原来的12，即 U212U，则通过 R 的电流变为原来的12，R 消耗的功率 P2U22R14P，根据I1I2n2n1，原线圈上的电流也变为原来的12，即电流表 A 的读数变为12I，故选 B.第15页6下图甲为远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为 11 000，降压变压器原、副线圈匝数比为 1
8、 0001，输电线的总电阻为 1 000，若升压变压器的输入电压如图乙所示，用户端电压为 220 V下列说法正确的是()B第16页A输电线中的电流为 3 AB电站输出的功率为 7 500 kWC输电线路损耗功率为 90 kWD用户端交变电流的频率为 100 Hz解析：由题图乙知升压变压器输入端电压的最大值为 Um250 2 V，有效值为 U1Um2250 V，根据U1U2n1n2，得副线圈两端的电压 U2n2n1U11 0001250 V2.5105 V；用户端电压为 220 V，根据U3U4n3n4，得降压变压器原线圈的电压 U3n3n4U41 0001220 V2.2105 V，第17页故
9、输电线上损失的电压为 UU2U33104 V，则输电线上的电流为 IUR 31041 000 A30 A，电站的输出功率为 P1P2U2I7 500 kW，输电线路损耗功率为 PI2R900 kW，由题图乙可知，原线圈交变电流的周期为 T0.02 s，则频率为 f1T50 Hz，变压器不会改变交流电的频率，故用户端交变电流的频率为 50 Hz，故 A、C、D 错误，B 正确第18页二、多项选择题7如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光在将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，下列说法正确的是()BC第19页A小灯泡 L1、L2 均
10、变暗B小灯泡 L1变亮，小灯泡 L2变暗C电流表 A 的读数变小，电压表 V 的读数变大D电流表 A 的读数变大，电压表 V 的读数变小解析：将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，并联部分的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流减小，故 L2 灯变暗，电流表读数变小；电源的内电压减小，则路端电压增大，电压表读数变大；根据串联电路分压特点可知，并联部分电压增大，则 L1 灯变亮，选项 B、C 正确，A、D 错误第20页8如图甲所示，将阻值为 R5 的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示下列说法正确的是()BD第21页A电阻 R 两端电压的瞬
11、时值表达式为 u2.5sin100t(V)B电阻 R 消耗的电功率为 0.625 WC如图丙所示，若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，当线框的转速提升一倍时，电流表的示数为1 AD这一交变电流与图丁所示电流的有效值之比为 22第22页解析：由图可知，电流的最大值 Im0.5 A，则电压的最大值 UmImR0.55 V2.5 V，又知周期 T0.01 s，则角速度为 200 rad/s，电阻 R 两端电压的瞬时值表达式为 u2.5sin200t(V)，选项 A 错误；电流的有效值 IIm20.52 A 24A，电阻 R 消耗的电功率为 PI2R2425 W0.625 W，第23页选
12、项 B 正确；感应电动势的瞬时值表达式为 eEmsint，其中 EmnBS，当线圈的转速提升一倍时，最大值提升一倍，所以电流表的示数为 0.5 2 A，选项 C 错误；图丁所示电流大小不变，有效值 I0.5 A，所以这一交变电流与图丁所示电流的有效值之比为 22，选项 D 正确第24页9某同学在实验室中研究远距离输电由于输电线太长，他将每 100 米导线卷成一卷，共卷成 8 卷来代替输电线路(忽略输电线路的自感作用)第一次直接将输电线与学生电源及用电器相连，测得输电线上损失的功率为 P1.第二次采用如图所示的电路输电，其中理想变压器 T1 与电源相连，其原、副线圈的匝数比为 n1n2，理想变压
13、器 T2 与用电器相连，测得输电线上损失的功率为 P2.下列说法正确的是()BC第25页A前后两次实验都可用于研究远距离直流输电B实验可以证明，减小输电电流能减小远距离输电的能量损失C若输送功率一定，则 P2P1n21n22D若输送功率一定，则 P2P1n1n2第26页解析：变压器只能改变交变电流的电压，所以第二次实验只能研究远距离交流输电，故选项 A 错误；根据 PI2r 可知减小输送电流可以减小输电线上的电能损耗，故选项 B 正确；第一次实验输电线上的电流 I PU1，输电线上损失的功率 P1I2RP2U21R，第二次实验，升压变压器副线圈上的电压 U2n2n1U1，输电线上的电流 I P
14、U2，输电线上损失的功率 P2I2RP2U22R，P2P1U21U22n21n22，故选项 C 正确，D 错误第27页10下图中理想变压器的原线圈依次接入如图所示的甲、乙两个正弦交流电源接电源甲后，调节滑动变阻器滑片位置使小灯泡 A 正常发光，灯泡的功率及电流频率分别为 P1、f1；保持滑片位置不变，改用电源乙，小灯泡的功率及电流频率分别为 P2、f2.已知小灯泡电阻不变，则()AD第28页Af1f232BP1P221C若将滑动变阻器滑片向左移动，电源乙可能使小灯泡正常发光D若将变压器动片 P 向下移动，电源乙可能使小灯泡正常发光第29页解析：变压器不改变交流电的频率，由图象可知 1.5T1T
15、2，即T1T223，所以f1f232，选项 A 正确；由图象可知甲、乙两个电源的电动势最大值之比为 21，两种情况下副线圈两端的电压有效值之比为 21，所以两种情况下通过灯泡的电流之比为 21，根据 PI2R 可知P1P241，选项 B 错误；第30页若将滑动变阻器滑片向左移动，滑动变阻器连入电路的电阻增大，通过灯泡的电流更小了，所以不可能使小灯泡正常发光，选项 C 错误；若将变压器动片 P 向下移动，即n1n2减小，根据n1n2U1U2可知，U2 增大，即副线圈两端电压增大，电源乙可能使小灯泡正常发光，选项 D 正确第31页三、计算题11如图是用直流发电机为保温室中电热器供电的电路图，直流发
16、电机的电动势为 250 V，内阻为 0.50，输电线电阻 R1R21.0.保温室中装有若干只完全相同的电热器用来调节室温，每只电热器的额定电压为 200 V，额定功率为 1 000 W，其他电阻不计，也不考虑电热器电阻随温度的变化求：第32页(1)为使电热器能正常工作，应接入的电热器的数量(2)在电热器正常工作状态下，直流发电机对保温室供热的效率(3)保温室内的电热器可能消耗的最大电功率答案：(1)4(2)80%(3)6 250 W第33页解析：(1)设接通 n 个电热器时，实际使用的电热器都能正常工作，此时干路的电流为 I，有I EU额rR1R22502002.5 A20 A电热器的额定电流
17、 I 额P额U额1 000200 A5.0 An II额205.04(2)直流发电机对保温室供热的效率U额IEI 200250100%80%第34页(3)设电热器消耗的总电功率最大时的电流为 Im：P 热总I2mR 热总ImErR1R2R热总P 热总E2rR1R2R热总2R热总4rR1R2当 R 热总rR1R2时，接入电热器的数量 nR热rR1R216，电热器消耗的总电功率有最大值 PmE24rR1R26 250 W第35页12电源是把其他形式的能转化为电势能的装置我们通常使用的电源有交流、直流之分(1)法拉第发明了世界上第一台直流发电机法拉第圆盘发电机如图甲所示为其示意图，铜质圆盘竖直放置在
18、水平向左的匀强磁场中，它可以绕水平轴在竖直平面内转动当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时，在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的用导线将电刷与电阻 R 连接起来形成回路已知匀强磁场的磁感应强度大小为 B，圆盘半径为 a，圆盘匀速转动时的角速度为，发电机内阻为 r1.求电源电动势 E，并判断通过电阻 R 的电流方向第36页(2)如图乙所示为一个小型交流发电机的原理图，n 匝矩形线圈处于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，ab 边、cd 边分别连在两个滑环上，两个电刷分别压在滑环上线圈 ab 边长为 L1，bc 边长为 L2，总电阻为 r2.线圈以恒定的角速度 绕与磁场方向垂直的对称轴 OO匀速转动
19、用导线将电刷与电阻R 连接起来形成回路，回路中其他电阻不计请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值 Em，并推导此最大值的表达式第37页(3)若已知 L12a，L2a，求上述两个发电机分别为电阻R 供电时，电阻 R 消耗的电功率之比答案：(1)12Ba2 从 b 到 a(2)与磁场方向平行 nBL1L2(3)Rr228n2Rr12第38页解析：(1)圆盘产生的感应电动势为 EBa v其中 v12a 故 E12Ba2根据右手定则可判断，流过电阻 R 的电流方向为从 b 到 a第39页(2)当线圈平面转至与磁场方向平行位置(图示位置)时，线圈中的感应电动势最大，设此时 ab、cd 边的线速度大小为 v，对单匝线圈，ab 边产生的感应电动势为 E1BL1vcd 边产生的感应电动势为 E2BL1vn 匝线圈产生的总感应电动势为 Emn(E1E2)2nBL1v由于 vrL22故 Em2nBL1L22 nBL1L2第40页(3)直流发电机为电阻供电时，有U1RRr1E RBa22Rr1交流发电机为电阻供电时，有U2RRr2 22 Em 2nRBa2Rr2故P1P2U1U22 Rr228n2Rr12
