1、专题四 电路和电磁感应第10讲 恒定电流与交变电流一、单项选择题1(2016河北保定质检)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示则下列说法正确的是()甲乙At0.01 s时穿过线框的磁通量最小B该交变电动势的有效值为11 VC该交变电动势的瞬时值表达式为e22cos 100t(V)D电动势瞬时值为22 V时，线框平面与中性面的夹角为45解析：由题图乙可知t0.01 s时，感应电动势为零，线框位于中性面，穿过线框的磁通量最大，A错误；该交变电动势的最大值Em22 V，有效值E22 V，B错误；由题图乙知，该交变电动势的瞬时
2、值表达式为e22 sin 100t(V)，C错误；当eEmsin 22 V时，解得45，D正确答案：D2.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压()A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是 Ne0 D有效值是 Ne0解析：由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，
3、在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U，即UNe0，故选项C错误；选项D正确答案：D3图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A则下列说法正确的是()(导学号 59230104)A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd
4、的方向滑动解析：电流表示数增大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应从c向d滑动，故D正确；电压表V1、V2示数不变，故A、B错误；原副线圈中的电流和匝数成反比，即n1I1n2I2，电流变化时，n1I1n2I2，故，应是降压变压器，C错误答案：D4(2016南昌模拟)如图所示，图a中变压器为理想变压器，其原线圈接在u12sin(100t)V的交流电源上，副线圈与阻值R12 的电阻接成闭合电路，电流表为理想电流表图b中阻值为R232 的电阻直接接到u12sin(100t)V的交流电源上，结果电阻R1与R2消耗的电功率相等，则()图a图bA通过电阻R1的交流电的频率为0.02 HzB电阻R1消耗
5、的电功率为9 WC电流表的示数为6 AD变压器原、副线圈匝数比为41解析：由交流电瞬时值表达式u12sin 100t(V)可知，100 rad/s2f，该交流电的频率为f50 Hz，周期为0.02 s，由于变压器不改变交流电的频率，所以通过电阻R1的交流电的频率为50 Hz，选项A错误由题图b可知，阻值为R232 的电阻两端电压的有效值为U12 V，电阻R2消耗的电功率为P24.5 W根据题述，电阻R1与R2消耗的电功率相等，可知电阻R1消耗的电功率为P1P24.5 W，选项B错误由P1I2R1，解得电流表的示数为I1.5 A，选项C错误变压器副线圈两端电压U2IR13 V，变压器原、副线圈匝
6、数比为n1n2UU212341，选项D正确答案：D5若某小区变压器输入电压为6 600 V，经过变压器降压，然后经过一段输电线路给小区供电，该居民区有440户以前每户平均消耗电功率100 W，使用的降压变压器匝数比为1656，恰好能使额定电压为220 V的用电器正常工作现在因家用电器增加，每户平均消耗电功率为250 W若输入电压为6 600 V、输电线路不变，为了使家用电器正常工作，需换用变压器，则此变压器原、副线圈匝数比应为(变压器皆可视为理想变压器)()A1109B2209C301 D2009解析：居民小区有居民440户，以前每户平均消耗电功率100 W，消耗的总功率为44 000 W，此
7、时输电线路上的电流为I1A200 A，使用的变压器匝数比为1656，所以变压器副线圈上的电压为U26 V240 V，输电线路上的电压为240 V220 V20 V，输电线电阻为0.1.家用电器增加，每户平均消耗电功率为250 W时，消耗的总功率为110 000 W，此时输电线路上的电流为500 A，输电线路上的电压为5000.1 V50 V，所以变压器副线圈上的电压为220 V50 V270 V，此时变压器原、副线圈匝数比为6 6002702209，B正确答案：B6(2016韶关模拟)如图所示，理想变压器原线圈与电阻R0连接，原、副线圈的匝数比为201，b是原线圈的中心抽头，副线圈连接有滑动变
8、阻器、电压表和电流表，电表均为理想电表已知交流电源电压瞬时值表达式为u1220sin 100t(V)将单刀双掷开关K扳向a后，下列说法中正确的是()A电压表的示数为11 VB通过滑动变阻器R的交变电流的频率为100 HzC保持K的位置不动，将滑动变阻器的滑片向下移，电压表的示数减小，R0功率增大D若将单刀双掷开关由a扳向b，滑动变阻器滑片不动，则电压表的示数不变，电流表示数减小解析：电源电压有效值为220 V，如果此电压都加在原线圈上，由电压之比等于匝数之比可得副线圈两端电压有效值为11 V，电压表测量的是有效值，示数为11 V，但实际上R0有分压作用，电压表示数小于11 V，故A选项错误；变
9、压器不改变交变电流的频率，由交变电压的瞬时值表达式可知交变电流的频率为50 Hz，故B选项错误；保持K的位置不变，将滑动变阻器的滑片向下移，电阻变小，副线圈中电流增大，原线圈中电流也随之增大，R0的功率增大，R0两端的电压也增大，而交流电源的电压不变，故变压器的输入电压变小，副线圈两端的电压也相应减小，C选项正确；将单刀双掷开关由a扳向b后，原线圈匝数变少，则副线圈两端的电压增大，电压表的示数增大，滑动变阻器滑片不动，电流表示数也增大，D选项错误答案：C7.(2015广东卷)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调
10、节触头P，使输出电压有效值由220 V降至110 V调节前后()A副线圈中的电流比为12B副线圈输出功率比为21C副线圈的接入匝数比为21D原线圈输入功率比为12解析：根据欧姆定律I，U2由220 V降至110 V，副线圈上的电流变为原来的，即调节前后，副线圈上电流之比为21，选项A错误；根据PUI知，U、I均变为原来的时，副线圈上输出的功率变为原来的，即调节前后副线圈的输出功率之比为41，选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系，当U2由220 V降至110 V时，n2变为原来的，即调节前后副线圈接入的匝数比为21，选项C正确；根据理想变压器P入P出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率
11、，即调节前后原线圈输入功率之比为41，选项D错误答案：C8(2016全国四联)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图所示，图线a是该电池在一定光照强度下的UI图线，图线b是一只某型号的定值电阻R的UI图线现将该电池与电阻R串联成一个闭合电路，下列说法中正确的是()(导学号 59230105)A此时该硅光电池的内阻为B这只定值电阻R的阻值为C此时电源的总功率为U2I2D此时电阻R消耗的功率为U1I2解析：由图象知，该硅光电池的电动势EU2，根据两图线交点所对应数据知，电阻R两端的电压为U1，流过R的电流为I1，则电池的内阻r，定值电阻R的阻值R，选项A错误、B正确；此时电源的总功率PE
12、I1U2I1，选项C错误；电阻R消耗的功率PRU1I1，选项D错误答案：B二、多项选择题9(2016湖北重点中学联考)如图是手机充电器的内部电路核心部分的简化模型，将变压器和二极管都视为理想元件，已知变压器的原、副线圈匝数比为201，A、B端输入电压为U1220sin 100t(V)，对于输出端CD(OD为副线圈的中心抽头)()A输出电压的有效值为11 VB输出电压的有效值为5.5 VCCD端的输出功率和AB端的输入功率之比为12DCD端的输出功率和AB端的输入功率之比为11解析：由于OD为副线圈的中心抽头，则A、B与C、D所连线圈匝数之比为401，CD两端电压的最大值为 V，而本题中的两个二
13、极管相当于把C、D之间的交变电压的负值变为正值，这样交变电流就全部变为正值，且周期为原来的一半，因而有效值为5.5 V，A错误，B正确变压器AB端的输入功率等于CD端的输出功率，因而C错误，D正确答案：BD10如图所示，面积为0.02 m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD绕垂直于磁场的轴OO匀速转动，转动的角速度为100 rad/s，匀强磁场的磁感应强度为T.矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R50 ，电表均为理想交流电表从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则下列说法正确的是()A线圈中感应电动势的表达式为e100cos 100t(V)BP上移时，电流表示数减小
14、Ct0时，电压表示数为100VD原、副线圈匝数比为21时，电阻R的电功率为50 W解析：感应电动势eEmcos t，而EmnBS100V，感应电动势瞬时值表达式为e100cos 100t(V)，A正确；当P向上移动时，原线圈匝数减少，由可知，输出电压增大，输出电流增大，输出功率增大，根据理想变压器原理可知输入功率增大，电流表示数增大，B错误；电压表的示数为100 V，C错误；当原、副线圈匝数比为21时，输出电压为50 V，则电阻R的电功率为PW50 W，D正确答案：AD11.如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和
15、滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则()(导学号 59230106)A保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小解析：保持Q的位置不变时，输出电压U2不变，将P向上滑动时，电阻增大，副线圈电流变小，则原线圈电流也减小，电流表读数变小，B正确将Q向上滑动时，输出电压U2变大，保持P的位置不变，电阻不变，副线圈电流变大，则原线圈电流也变大，电流表读数变大，C正确答案：BC12(2016湖北七市联考)一交流
16、发电机和理想变压器按如图电路连接已知该发电机线圈匝数为N，电阻为r，当线圈以转速n匀速转动时，电压表示数为U，灯泡(额定电压为U0，电阻恒为R)恰能正常发光，则(电表均为理想电表)()A变压器原、副线圈的匝数比为UU0B电流表的示数为C在图示位置时，发电机线圈的磁通量为D从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为uUsin (2nt)解析：由变压器变压比公式可知，变压器原、副线圈的匝数比n1n2UU0，选项A正确；灯泡恰能正常发光，说明变压器输出功率P2，根据变压器输出功率等于输入功率可得UI，解得电流表的示数I，选项B正确；在题图所示位置时，发电机的线圈处于中性面位置，发电机线圈的磁
17、通量为BS，S为线圈面积，EmNBS2n，但是EmU，所以在题图所示位置时，发电机线圈的磁通量大于，选项C错误；从题图所示位置开始计时，发电机产生电动势的瞬时值表达式为eEmsin(2nt)，变压器输入电压的瞬时值表达式为uUmsin (2nt)Usin (2nt)，选项D错误答案：AB13如图所示，正方形线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，c、d两点与外电路相连，外电路电阻也为r，则下列说法中正确的是()AS断开时，电压表读数为BL2BS断开时，电压表读数为BL2CS闭合时，电流表读数为BL2DS闭合时，电流表读数为解析：线圈产生的感应电动
18、势有效值为EBS，当S断开时，线框ab边是电源，其余三边是外电路，电压表的示数是cd两端电压的有效值，UcdBL2，A错误，B正确；S闭合时，整个外电路的结构是电阻r与cd边并联再与ad、bc边串联，流过电阻r的电流即电流表的示数等于电路中总电流的一半，IA，C错误，D正确答案：BD14(2016全国100所名校示范卷)实验小组利用如图电路研究电压的变化U与电流的变化I的关系，电流表、电压表均为理想电表，D为理想二极管，C为电容器闭合开关S至电路稳定后，将滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为U1，电压表V2的示数改变量大小为U2，电流表的示数改变量大小为I，则下列判断正确的是()(导学号 59230107)A.的值变大B.的值不变，且始终等于电源内阻rC电压表V1的示数与电流表示数的比值变大D滑片向左移动的过程中，电容器的电容减小，带电荷量减少解析：滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电流减小，电阻R1两端电压和电源内电压之和UR1Ur减小，电压表V1的示数U1增大，且UR1UrU1，Rr，不变，选项A错误；电压表V2的示数改变量大小为U2Ur，r，不变，选项B正确；电压表V1的示数与电流表的示数之比R，滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，R变大，选项C正确；电容器的电容C不变，选项D错误答案：BC