1、1第 1讲 直流电路与交流电路(建议用时：35 分钟)一、单项选择题1(2018广东中山联考)如图所示，水平铜盘半径为 r，置于磁感应强度为 B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度 做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心处分别通过导线与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为 n1，变压器的副线圈与电阻为 R的负载相连，则( )A负载 R两端的电压为Br22nB原线圈中的电流强度为通过 R电流的1nC变压器的副线圈磁通量为 0D通过负载 R的电流强度为 0解析：选 D.铜盘切割磁感线产生的感应电动势 E Br2 ，为恒定的电动势，经过变压器12后，负载 R两
2、端电压为零，通过负载 R的电流为零，故 A项错误，D 项正确；副线圈中无电流，原线圈中有电流，能产生磁场，原、副线圈中磁通量都不为零，故 B、C 项错误2(2016高考江苏卷)一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在 a、 b间作为原线圈通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、 d间作为副线圈在 a、 b间输入电压为 U1的交变电流时， c、 d间的输出电压为 U2.在将滑动触头从 M点顺时针旋转到 N点的过程中( )A U2U1， U2降低 B U2U1， U2升高C U2U2，当滑动触头从 M点顺时针旋转到 N点的过程中， n2减小，因此 U2降低，C 项正确3(2017高
3、考北京卷)如图所示，理想变压器的原线圈接在 u220 sin 100 t(V)的交2流电源上，副线圈接有 R55 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 21，电流表、电2压表均为理想电表下列说法正确的是( )A原线圈的输入功率为 220 W2B电流表的读数为 1 AC电压表的读数为 110 V2D副线圈输出交流电的周期为 50 s解析：选 B.由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为 220 V，故有效2值为 U1220 V，由 ，故副线圈电压的有效值为 U2110 V，故输出功率 P2 U1U2 n1n2220 W，再由输入功率等于输出功率知， P1 P2220 W，A 项错误；根据
4、欧姆定律知， I22 A， ，得 I11 A，故电流表读数为 1 A，B 项正确；电压表的读数为有效值，U2R I1I2 n2n1即 U2110 V，C 项错误；由交流电压的表达式可知， 100(rad/s)，又 T ，解2得 T0.02 s，D 项错误4(2018山西质检)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， R0为定值电阻， R1为光敏电阻(其阻值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，则下列说法中正确的是( )A只逐渐增大 R1的光照强度，电阻 R0消耗的电功率变大， R3中有向上的电流B只将
5、 R3的滑片 P2向上移动时，电源消耗的功率变大， R3中有向上的电流C只将 R2的滑片 P1向下移动时，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：选 A.只逐渐增大 R1的光照强度， R1的阻值减小，电流变大， R0消耗的电功率变大，电容器的电压增大，电容器充电， R3中有向上的电流，A 选项正确；由于 R3与电容器相连，而电容器隔直流，所以只调节 R3的阻值对电路中的电流和电压没有影响，电源消耗的功率不变， R3中没有向上的电流，B 选项错误；只将 R2的滑片 P1向下移动时，电路中的电流不变，因此电容器两端的电压 U2增大，带电微粒受到
6、的电场力 F qE q 变大，微粒将向U2d上运动，C 选项错误；若断开开关 S，电容器将通过 R3、 R2放电，电容器所带电荷量减少，带电微粒向下运动，D 选项错误5.(2016高考四川卷)如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡 L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，3则( )A小灯泡变亮B小灯泡变暗C原、副线圈两端电压的比值不变D通过原、副线圈电流的比值不变解析：选 B.由 得 U2 U1U1U2 n1n2 n2n1由 得U1U 2 n1 nn2 nU 2 U1n2 nn1 n由 得： ，因为 n2 n1，所以 1，即 U 2 U2， U 2U2 （ n2 n） n
7、1（ n1 n） n2 n2n1 nn1n2n1 nn2 U 2U2故小灯泡变暗，B 正确，A 错误；由以上分析过程可以看出，C 错误；由 和 I1I2 n2n1 I 1I 2可见，D 错误n2 nn1 n6.已知电源内阻 r2 ，灯泡电阻 RL2 ， R22 ，滑动变阻器R1的最大阻值为 3 ，如图所示将滑片 P置于最左端，闭合开关S1、 S2，电源的输出功率为 P0，则( )A滑片 P向右滑动，电源输出功率一直减小B 滑片 P向右滑动，电源输出功率一直增大C断开 S2，电源输出功率达到最大值D 滑片 P置于最右端时，电源输出功率仍为 P0解析：选 D.当外电路电阻等于电源内阻，即 R 外
8、r2 时 ，电源的输出功率最大，开始时 R 外 14 ，电源输出功率为 P0，当 P向右滑到 R11 时， R 外 2 ，此时输出功率最大，再向右滑动，输出功率又减小，A、B 错误； S2断开时 R 外 2 R 1 R25 ， R 外 2 r，C 错误；当电源的输出功率为 P0时对应两种情况的电阻，应满足 r，则R外 1R外 3R 外 31 ，D 正确7(2018潍坊二模)图甲是一台小型发电机的构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势 e随时间 t变化的正弦规律图象如图乙所示发电机线圈的内阻不计，外接灯泡的电阻为12 .则( )4A在 t0.01 s时刻，穿过线圈的磁通量为零B 电压表的示数为
9、 6 V2C灯泡消耗的电功率为 3 WD 若其他条件不变，仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式e12 sin 100 t(V)2解析：选 C.在 t0.01 s的时刻，电动势为零，则线圈平面位于中性面，穿过线圈的磁通量最大，选项 A错误；电动势的最大值为 Em6 V，电压表测量的为有效值，故示数为2V6 V，选项 B错误；灯泡消耗的功率 P W3W，选项 C正确；周期为622 E2R 62120.02 s，瞬时电动势表达式为 e Emsin 6 sin100 t(V)转速提高一倍后，最大(2Tt) 2值变成 12 V， 2 n，故角速度变为原来的 2倍，表达式应为 e12 sin 20
10、0 t(V)，2 2选项 D错误8在如图甲所示的电路中，电源电动势为 3.0 V，内阻不计， L1、 L2、 L3为相同规格的小灯泡，电容器的电容为 C100 F.小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示闭合开关 S，当电路稳定后，下列说法正确的是( )A L1中电流为 0.20 AB 电容器带电荷量为 300 CC L2中电流为 0.20 AD L2的电阻为 15 解析：选 C.闭合开关 S，当电路稳定后， L1中电流为零，电容器两端电压等于电源电动势，即 U3.0 V，由 C 可知，电容器带电荷量为 Q CU 100106 3.0 C310 4 C，QU选项 A、B 错误； L2、 L3两个小灯泡串
11、联，每个灯泡两端电压为 U21.5 V，根据小灯泡的伏安特性曲线可知电压为 1.5 V时对应的小灯泡中的电流为 I20.20 A， L2的电阻为 R27.5 ，选项 D错误，选项 C正确U2I259(2018银川段考)在如图所示的电路中，已知电阻 R1的阻值小于滑动变阻器 R的最大阻值闭合开关 S，在滑动变阻器的滑片 P由左端向右端滑动的过程中，四个电表V1、 V2、 A1、 A2的示数及变化量分别用 U1、 U2、 I1、 I2、 U 1、 U 2、 I 1、 I 2表示，下列说法中正确的是( )A U1先变大后变小， I1不变B U1先变小后变大， I1变小C. 的绝对值先变大后变小， 的
12、绝对值不变 U1 I2 U2 I2D U2先变小后变大， I2先变小后变大解析：选 D.滑片 P由滑动变阻器的左端向右端滑动的过程中，滑动变阻器 R的左半部分与R1串联然后与 R的右半部分并联，并联电阻先变大后变小，所以电路总电阻先变大后变小，根据闭合电路欧姆定律， I2先变小后变大， U1先变大后变小，由极限法可得当滑片 P滑到滑动变阻器右端时，电流表 A1把 R1所在支路短路，此时 I1最大，所以 I1一直增大，A、B错误；对于 C项， 的绝对值等于电源的内阻，保持不变； 的绝对值等于 R2，保持 U1 I2 U2 I2不变，C 错误；电阻 R2不变，电压表 V2的示数 U2 I2R2，
13、U2先变小后变大，D 正确10如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为 1 n，电源 a、 b两端输出交流电压 U，原线圈接入电阻为 R0(恒定不变)的灯泡 L，副线圈接入可变电阻 R，电压表为理想电表，则下列说法正确的是( )A电源的输出功率等于可变电阻 R的功率B 若可变电阻接入电路中的阻值变大，电压表示数将变小C可变电阻消耗的功率最大时，通过灯泡 L的电流为 ILUR0D当可变电阻接入电路中的阻值 R n2R0时，可变电阻消耗的功率最大解析：选 D.电源的输出功率等于灯泡的功率与可变电阻的功率之和，A 错误；若可变电阻接入电路中的阻值变大，假设副线圈电压不变，则副线圈中电流变小，由变压原
14、理知，原线圈中电流变小，灯泡两端电压变小，由 U UL U1知原线圈输入电压变大，副线圈输出6电压变大，电压表示数变大，B 错误；设原线圈中的电流为 I1，则可变电阻的功率PR I1U I R0，当 I1 时，有 PRmax ，这时原线圈输入电压 U1 U I1R0 ，由变21U2R0 U24R0 U2压规律知 ，得副线圈两端的电压 U2 ，根据 PRmax 得 R n2R0，C 错误，U1U2 1n nU2 U24R0D正确二、多项选择题11.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和滑动变阻器 R， P为滑动
15、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( )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：选 BC.保持 Q的位置不动，则 U2不变，将 P向上滑动时， R接入电路的电阻变大，根据 I2 知， I2变小，由 得 I1也变小，即电流表读数变小，选项 A错误，选U2R0 R I1I2 n2n1项 B正确；保持 P的位置不动，将 Q向上滑动时， U2变大，则根据 P2 知副线圈输出功率变大，由 P1 P2
16、知，变压器原线圈输入功率 P1变大，而 P1 I1U，输入电压 U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项 C正确，选项 D错误12(2018黑龙江二模)如图甲所示的变压器，接如图乙所示的交流电时，灯泡正常发光，电容器能正常工作现将电源换成如图丙所示的交流电，则( )A由于丙交流电的周期短，因此灯泡比第一次亮B 由于丙的频率比乙的大，因此电容器有可能被击穿C无论接乙交流电，还是接丙交流电，若滑动触头 P向上移动，灯泡都变暗7D 若将原线圈 n1的匝数增加，灯泡消耗的功率将变小解析：选 CD.由于两个电源的有效值相同，因此经同一个变压器后，加在灯泡两端的电压相同，因此灯泡的亮度相同，选项 A错误；
17、同理加在电容器两端的电压也相同，电容器仍能正常工作，选项 B错误；若向上移动滑动变阻器的触头 P，使滑动变阻器接在电路中的电阻增大，导致灯泡两端的电压降低，因此灯泡变暗，选项 C正确；若将原线圈的匝数增加，根据 可知，副线圈两端电压降低，因此灯泡消耗的功率减小，选项 D正确U1U2 n1n213(2018郑州模拟)如图所示，50 匝矩形闭合导线框 ABCD处于磁感应强度大小为 B 210T的水平匀强磁场中，线框面积 S0.5 m2，线框电阻不计线框绕垂直于磁场的轴 OO以角速度 200 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V 60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔
18、断器允许通过的最大电流为 10 A，下列说法正确的是( )A图示位置穿过线框的磁通量为零B线框中产生交变电压的有效值为 500 V2C变压器原、副线圈匝数之比为 2511D允许变压器输出的最大功率为 5 000 W解析：选 CD.由题图可知，此时线框平面和磁场垂直，此时穿过线框的磁通量最大，A 错误；矩形闭合导线框 ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为Em nBS 50 0.5200 V500 V，由于最大值为有效值的 倍，所以交流电的210 2 2有效值为 500 V，B 错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为 ，C 正确；由于熔断器允许通过的最大电流为 10 A
19、，所以允许变压器输出的最大功500220 2511率为 P UI50010 W5 000 W，D 正确三、非选择题14(2018高考北京卷)如图 1所示，用电动势为 E、内阻为 r的电源，向滑动变阻器 R供电改变变阻器 R的阻值，路端电压 U与电流 I均随之变化(1)以 U为纵坐标， I为横坐标，在图 2中画出变阻器阻值 R变化过程中 U I图象的示意8图，并说明 U I图象与两坐标轴交点的物理意义(2)a.请在图 2画好的 U I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；B 请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件(3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和解析：(1) U I图象如图所示图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流(2)a.如图所示B 电源输出的电功率P I2R( )2RER r E2R 2r r2R当外电路电阻 R r时，电源输出的电功率最大，为Pmax .E24r(3)电动势定义式 EWq根据能量守恒，在题图 1所示电路中，非静电力做功 W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即W I2rt I2Rt Irq IRqE Ir IR U 内 U 外答案：见解析
