1、1专题 15 直流电路和交变电流一选择题1. （2019 洛阳尖子生联考）如图所示，直线 a、抛物线 b 和曲线 c 为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率 PE、输出功率 PR、电源内部发热功率 Pr随路端电压 U 变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断（ ）A PEU 图象对应图线 a，由图可知电源的电动势为 9V，内阻为 3B外电路电阻为 1.5 时，输出功率最大为 2.25WCP rU 图象对应图线 b，由图可知电源的电动势为 3V，内阻为 1D PRU 图象对应图线 c，图象中任意电压值对应的电功率关系为 PE=PR+Pr【参考答案】 CD【命题意图】本题考查电功率随电压变
2、化图象的理解、闭合电路欧姆定律、电功率其相关知识点。【易错警示】解答 此题一定要区分理解电源总功率（ PE=EI）、电源输出功率（ PR=UI）和电源内阻发热功率（P r= I2r）。2. （2019 广东惠州第一次调研）机场规定“严禁携带额定能量超过 160Wh 的充电宝搭乘飞机”，下列说法正确的是 A机场限定的是充电宝的能量不能超过 JB160Wh 相当于 160 kg 的重物由静止下落 1m 时所具有的动能C乘飞机可以携带标注容量为 30000mAh、输出电压为 5V 的充电宝一块 D容量为 1200mAh 的充电宝，如果对外供电的电流为 50mA， 那么续航时间大约为 24h 2【参考
3、答案】ACD 【命题意图】本题考查电学知识的应用、充电宝、能量及其相关知识点。3（2019 四川成都摸底）如图，直线 A 为电源的 U I 图线，直线 B 和 C 分别为电阻 R1、R 2的 U I 图线。现用该电源分别与 R1、R 2组成闭合电路甲和乙。由图像一定能确定的是A电阻 R1R2，选项 A 错误；分别过电阻 R1、R 2的 U I 图线与电源的 U I 图线的交点作两坐标轴的垂线，由 P=UI 可知两垂线与坐标轴所围的面积等于用该电源分别与 R1、R 2组成闭合电路甲和乙时电源的输出电功率，由于图象中坐标轴没有标出坐标值，不能判断出两电路电源输出电功率的大小，选项 B 错误；电源效
4、率 = P出100%， P 总 =EI，显然 P 总甲 乙 ，选项 D 错误。【正确项分析】电源内阻消耗的功率 P 内 =I2r，由图象可知，I 甲 小于 I 乙 ，显然电源内阻消耗的功率 Pr 甲 Pr 乙 ，选项 C 正确。 6（2018 高考全国理综 III）一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 方 ；若该电阻接3到正弦交变电源上，在一个周期内产生的热量为 Q 正 。该电阻上电压的峰值为 u0，周期为 T，如图所示。则 Q 方 : Q 正 等于A 1:2 B 2:1 C1:2 D2:1【参考答案】D【命题意图】本题考查交变电流的图线、正弦交变电流的有效值、焦耳定律及其相
5、关的知识点。【易错警示】解 答此题常见错误是：一是把方波交变电流视为正弦交变电流；二是认为在一个周期 T 内产生的热量与电压有效值，导致错选 B；三是比值颠倒，导致错选 C。7（2018 高考天津理综）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12，则A R 消耗的功率变为12PB电压表 V 的读数为12UC电流表 A 的读数变为 2I D通过 R 的 交变电流频率不变4【参考答案】B8. （2019 武汉调研）
6、如图所示是交流发电机的示意图。线圈的 AB 边连在金属滑环 K 上，CD 边连在滑环L 上，导体做的两个电刷 E、F 分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是A.当线圈转 到图甲位置时，磁通量的变化率最大 B.从图乙所示位置开始计时，线圈中电流 i 随时间 t 变化的关系是 i I mcostC.当线圈转到图丙位置时，感应电流最小 D.当线圈转到图丁位置时，流经外电路的电流方向为 EF【参考答案】 BC【命题意图】本题考查正弦交变电流的产生及其相关知识点。【解题策略】对于交流电产生问题，要注意中性面位置和垂直中性面位置。对于线框运动到中性面位置，5
7、穿过线框的磁通量最大，磁通量变化率为零，产生的感应电动势和感应电流为零，以此位置为计时起点，则产生的感应电动势瞬时值表达式为初相位为零的正弦函数；对于线框运动到与中性面垂直的位置，穿过线框的磁通量最小为零，磁通量变化率最大，产生的感应电动势和感应电流最大，以此位置为计时起点，则产生的感应电动势瞬时值表达式为初相位为零的余弦函数。 11. （2019 广东惠州第一次调研）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 12:0:n， a、 b 两点间的电压为 20usin1Vt（ ） ， R 为可变电阻， P 为用铅 锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流为 2A。为使保险丝不熔断，可变电阻
8、R 连入电路的最小阻值是 A 1.2 B1.1 C11 D 12【参考答案 】B 【命题意图】本题考查变压器变压公式、能量关系及其相关知识点。12（2019 四川成都摸底）如图甲，理想变压器的原、副线圈匝数比 n1：n 210：1，副线圈电路接有滑动变阻器 R 和额定电压为 12V、线圈电阻为 2 的电动机 M。原线圈输入的交流电压如图乙。闭合开关 S，电动机正常工作，电流表示数为 1A。下列判断正确的是A副线圈两端的 电压有效值为 22 2VB滑动变阻器 R 的接入电阻为 106C电动机输出的机械功率为 12WD若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小【参考答案】 B【命题意图】本题考查正弦交
9、变电流图象、变压器动态变化、含电动机电路及其相关知识点。【解题思路】【错误项分析】根据原线圈输入的交流电压图象可知， U1=220V，根据变压器变压公式可知，副线圈两端的电压有效值为 U2= 1nU1= 0220V=22V，选项 A 错误；电动机输入电功率 P=UI=121W=12W,电动机线圈热功率 P 热= I2r=122W=2W，由 P= P 热 + P 出 ，可得电动机输出的机械功率为 P 出 =12W-2W=10W，选项 C 错误；若电动机突然卡住，电动机不在转动，不产生反电动势，电动机相当于一个 2 的电阻，副线圈输出电流 I= 2Rr=10A=1.83A，副线圈输出电流增大，导致
10、副线圈输出电功率增大，根据变压器输出电功率决定输入电功率可知，原线圈输入功率将变大，选项 D 错误。【正确项分析】题述电动机正常工作，电流表示数为 1A，滑动变阻器分压 UR=22V-12V=10V，根据欧姆定律，滑动变阻器 R 的接入电阻为R=UR/I=10，选项 B 正确。 【方法归纳】解答变压器问题要注意两点：一是输入电压决定输出电压，二是变压器输出电功率决定输入电功率。含电动机电路，电动机运转时产生反电动势，不能应用欧姆定律计算；电动机卡住不转动时，通过的电流大于正常工作电流，可以利用欧姆定律计算通过的电流，但是可能烧坏电动机。13（2018 江苏高考物理）采用 220 kV 高压向远
11、方的城市输电当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的14，输电电压应变为 （A）55 kV （B） 110 kV（C）440 kV （D）880 kV【参考答案】 C【命题意图】本题考查电能输送及其相关知识点。点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，7二计算题1. (17 分)如图所示，在倾角 为 =37的绝缘斜面上固定光滑的正弦金属导轨 MN. PQ，两导轨关于 x 轴对称，N、Q 两端点与斜面底端平齐，M、P 之间连接一定值电阻 R=2，整个斜面处在垂直斜面向上磁感应强度为B=0.lT 的匀强磁场中。导体棒 ab 的质量为 m=8xl0-
12、3kg，长 3m，在沿 x 轴正方向的拉力 F 作用下，以恒定速度 v0=1m/s 沿 x 轴正方向从斜面底端开始沿导轨运动到达斜面顶端，运动过程中 ab 始终平行于 y 轴且关于 x 轴对称。已知 N 点坐标为(0，0.8m)，M 点坐标为(6m，0.8m)，MN 的轨迹方程为 y=0.8+0.4sinx。金属导轨和导体棒 ab 的电阻不计，g=l0m/s 2, sin37=0.6, cos37=0.8。求：(1) t=2.5s 时导体棒所受拉力 F 的大小；(2)导体棒从 N 端到 M 端过程中通过电阻 R 的电量 q。【名师解析】（2）设导体棒从 N 端运动到 M 端，平均感应电动 势为 E，平均感应电流为 I，闭合回路的面积为 S，经过的时间为 t1，则81tBSE （1 分）RI（1 分）1tq（1 分）S=xMN2yN （2 分）xMN=v0t1 （1 分）xMN=6m， yN =0.8m， S=9.6m2， t1=4.8s， E=0.2V， I=0.1A解得 q=0.48C （2 分）
