1、1专题跟踪训练(十一) 直流电路与交变电路一、选择题1(2018天津卷)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 ，则( )12A R 消耗的功率变为 P12B电压表 V 的读数变为 U12C电流表 A 的读数变为 2ID通过 R 的交变电流频率不变解析 交流发电机产生的感应电动势最大值 Em NBS ，且有 2 n，所以当发电机线圈转速减半后，感应电动势最大值减半，有效值减半，又理想变压器原、副线圈电压有效值
2、之比等于原、副线圈匝数比，故电压表示数减为原来的一半，B 项正确；由电功率 P 可知，变压器输出功率即 R 消耗的功率变为原来的 ，A 项错误；由 P UI 可知，U2R 14原线圈中电流减为原来的一半，C 项错误；交流电的频率与发电机线圈转动角速度成正比，故 D 项错误答案 B2(2018陕西高三质检一)(多选)如图所示，电路中电源电动势 E 恒定、内阻 r2 ，定值电阻 R34 . ab 段电路消耗的电功率在开关 S 断开与闭合时相等，电压表和电流表均为理想电表，则以下说法中正确的是( )2A开关 S 断开时电压表的示数一定等于 S 闭合时的示数B电阻 R1、 R2可能分别为 4 、6 C
3、电阻 R1、 R2可能分别为 3 、9 D开关 S 断开与闭合时，电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小的比值与R1、 R2无关解析 开关断开时外电路总电阻大于闭合时外电路总电阻，则开关断开时电流较小，电源和 R3的分压较小，电压表的示数一定较大，A 错误；开关 S 断开与闭合时， ab 段电路消耗的电功率相等，则有： (R1 R2) R1，将 R13 E2 R1 R2 R3 r 2 E2 R1 R3 r 2、 R29 代入，方程成立，而将 R14 、 R26 代入，方程不成立，B 错误，C正确；根据闭合电路欧姆定律可知电压表的示数可表示为： U E( R3 r)I，则电压表的示数变化量大
4、小与电流表的示数变化量大小的比值为： R3 r，与 R1、 R2无关，D 正 U I确答案 CD3(2018重庆质量抽测)如图所示，电源电动势为 E，内阻恒为 r， R 是定值电阻，热敏电阻 RT的阻值随温度的降低而增大， C 是平行板电容器闭合开关 S，带电液滴刚好静止在 C 内在热敏电阻温度降低的过程中，分别用 I 、 U 1、 U 2和 U 3表示电流表、电压表 V1、电压表 V2和电压表 V3示数变化量的绝对值关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是( )A 、 、 一定都变大 U1 I U2 I U3 IB 和 一定不变， 一定变大 U1 I U3 I U2 IC带电液滴一定向下加
5、速运动D电源的工作效率变大解析 由题意和题图可知，当热敏电阻温度降低时，热敏电阻的阻值增大，电路总阻值增大，总电流减小，电源内阻的分压减小，外电压增大，则电压表 V3的示数增大、电压表 V1的示数减小、电压表 V2的示数增大由于 U1 IR，则 R 不变，由闭合电路欧 U1 I3姆定律有 U3 E Ir，则 r 不变，又 U2 E I(r R)，则 r R 不变，A、B 错 U3 I U2 I误；由于电容器两极板之间的电压增大，电场力大于带电液滴所受的重力，则带电液滴向上做加速运动，C 错误；电源的效率为 100% ，即当 RT增I2 R RTI2 R RT r 11 rR RT大时，电源的工
6、作效率变大，D 正确答案 D4(2018惠州市高三三调)(多选)某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，图乙是其输入电压 u 的变化规律已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n1 n2101，电阻 R22 ，电表均为理想电表下列说法正确的是( )A通过 R 的交流电的频率为 50 HzB电流表 A2的示数为 A2C此时变压器的输入功率为 22 WD将滑动触头沿逆时针方向移动一些，电流表 A1的示数变小解析 由题图乙可知，该交流电的周期为 T0.02 s，其频率为 f Hz50 1T 10.02Hz，变压器不改变交流电的频率，故通过 R 的交流电的频率为 50 Hz，A 正确；由题图
7、乙可知输入电压的最大值为 Um220 V，所以有效值为 U220 V，则副线圈两端的电压为2U U 220 V22 V，所以通过电阻的电流(即为电流表 A2的示数)为 I 1 n2n1 110 URA，B 错误；变压器的输出功率为 P U I22 W，理想变压器的输入功率等于输出功率，所以有 P P22 W，C 正确；将滑动触头沿逆时针方向移动一些，变压器的副线圈匝数变大，输出电压变大，输出功率变大，所以输入功率也变大，故电流表 A1的示数将变大，D 错误答案 AC5. (2018沈阳市高三质检一)一台交流发电机的输出电压表达式为u11000 sin100 t(V)，通过匝数比为 41 的理想
8、降压变压器给若干盏“220 V 60 2W”的灯泡供电，如图所示输电线总电阻 r10 ，其他电阻不计，为了保证灯泡正常4发光，接入电路的灯泡数量为( )A44 B176C195 D783解析 设接入 n 只灯泡时灯泡正常发光，灯泡正常发光时副线圈的输出电压U2220 V，根据变压器变压公式，原线圈输入电压 U1220 V4880 V，对原线圈电路有，1000 V I1r U1，解得原线圈电流 I112 A由变压器原、副线圈电功率关系知，U1I1 U2I210560 W60 n (W)，解得 n176，选项 B 正确答案 B6(2018湖南五校联考)如图所示，图线 a 是线圈在匀强磁场中匀速转动
9、时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线 b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是( )A在图中 t0 时刻穿过线圈的磁通量均为最大B线圈先后两次转速之比为 32C图线 b 所对应的交流电的有效值为 20 V23D图线 a 所对应的交流电的瞬时值表达式 u10 sin5 t(V)2解析 由题图可知， t0 时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，故 A 正确；由题图可知 Ta Tb23，故 a b32， na nb32，故 B 正确；交流电最大值Um NBS ，故 Uma Umb32，故 Umb Uma V，所以图线 b 所对应的交流电的有效值23
10、403为 20 V，故 C 正确；由题图可知，图线 a 所对应的交流电的最大值为 20 V，角速度为235 rad/s，所以瞬时值表达式为 u20sin5 t(V)，故 D 错误2T答案 D57(2018福州市高中质检)如图所示是一台理想自耦变压器，在 a、 b 之间接电压不变的正弦交流电， 为理想交流电流表变压器调压端的滑动头 P 原来处于线圈中点，电阻箱的电阻为 R.若将滑动头 P 向上移到最高处，并调节电阻箱的阻值为 R，使电流表的读数变为原来的两倍，则 R等于( )A BR8 R4C D4 RR2解析 该自耦变压器的原线圈的匝数随着滑动头位置的变化而变化，副线圈的匝数始终保持不变当滑动
11、头 P 处于线圈中点时， n1 n2，根据理想变压器的电压、电流变比12关系 、 可得： U2 U12 U， I2 I1 I1，根据欧姆定律 I 可得：U1U2 n1n2 I1I2 n2n1 n2n1 n1n2 12 URR ；当滑动头 P 向上移到线圈的最高处时， n1 n2，此时 I2 I1，因此U2I2 2U12I1 4UI1副线圈两端的电压为 U2 U1 U， I2 I12 I1，所以此时电阻箱的阻值为n2n1 n1n2R R，选项 A 正确U2I2 U2I1 18答案 A8(2018太原一模)(多选)如图甲所示，单匝矩形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动改变线圈的转速，穿
12、过该线圈的磁通量随时间分别按图线甲、乙的正弦规律变化设线圈的电阻为 1.0 ，则( )6A图线甲对应线圈在 t0 时产生的感应电动势最大B图线甲、乙对应的线圈在 t2.0 s 时，线圈平面均平行于磁感线C图线甲、乙对应的线圈转速之比为 54D图线甲对应的线圈中交变电流的峰值为 2.5 A解析 图线甲对应线圈在 t0 时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为 0，产生的感应电动势为 0，A 错误线圈平面平行于磁感线时，穿过线圈的磁通量为 0，图线甲、乙对应的线圈在 t2.0 s 时，穿过线圈的磁通量为 0，故线圈平面均平行于磁感线，B 正确由题图乙可知图线甲、乙对应的线圈周期之比为 45，所以
13、图线甲、乙对应的线圈转速之比为 54，C 正确图线甲对应的线圈的感应电动势最大值 Em BS BS 2T，代入数据可得： Em5 V又由欧姆定律可得电流的峰值 Im 5 A，D 错2 T EmR误答案 BC9(2018兰州市高三诊断)(多选)理想电压表和理想电流表与两个相同的灯泡连成如图甲所示的电路，接在正弦交变电源上，每个灯泡的电阻 R110 .图乙是交变电源的输出电压 u 随时间 t 变化的图象，则下列选项正确的是( )A电流表读数是 1 AB电压表读数是 311 VC每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是 uR311cos100 t(V)D通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是 i cos1
14、00 t(A)2解析 理想电压表和理想电流表的读数应为交流电的有效值，则由图象和电路图可知电压表的读数应为 U V220 V，B 错误；由欧姆定律可知电流表的读数为 I 3112 U2RA1 A，A 正确；由图象可知每个灯泡两端的电压随时间变化的规律是 uR cos220220 3112t(V) cos100 t(V)，C 错误；由于两灯泡串联，则流过每个灯泡的电流应为 1 20.02 3112A，最大值应为 A，因此通过每个灯泡的电流随时间变化的规律是 i cos100 t(A)，2 2D 正确7答案 AD10.某课外活动小组用二极管、电感线圈(感抗很大)、电容器、小灯泡等元件组装了一个简易
15、交通指示灯模型，电路如图所示关于该交通指示灯，下列说法正确的是( )A若在 AB 端加合适的直流电，且当 B 端为正时，绿灯亮，黄灯始终不亮B若在 AB 端加合适的直流电，且当 A 端为正时，红灯亮，黄灯始终不亮C若在 AB 端加合适的正弦交流电，黄灯亮，绿灯、红灯始终不亮D若在 AB 端加合适的正弦交流电，黄灯始终不亮，绿灯、红灯交替闪烁解析 电容器具有通交流、隔直流的特性，二极管具有单向导电性，因电感线圈的感抗很大，则其具有通直流，阻交流的特性若在 AB 端加合适的直流电，当 B 端为正时，只有红灯亮；当 A 端为正时，只有绿灯亮，则 A、B 两项错误若在 A、 B 端加合适的正弦交流电时
16、，黄灯亮，而红、绿灯都不亮，则 C 项正确，D 项错误答案 C二、非选择题11(2018山西太原山大附中期末)如图所示，一个半径为 r 的半圆形单匝线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为 n， ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度大小为 B， M 和 N 是两个集流环，负载电阻的阻值为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动势的最大值(2)从图示位置起转过 转的时间内负载电阻 R 上产生的热量148(3)从图示位置起转过 转的时间内通过负载电阻 R 的电荷量14(4)电流表的示数解析 (1)交变电动势的最大值Em BS B 2 n 2Bnr2
17、 r22(2)在线圈从图示位置转过 转的时间内，电动势的有效值 E 14 Em2 2 2Bnr22电阻 R 上产生的热量 Q 2R (ER) T4 4B2r4n8R(3)在线圈从图示位置转过 转的时间内，电动势的平均值 14 E t通过 R 的电荷量 q t t I E R R Br22R(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为 E1，由有效值的定义得 T(Em2)2R T2 E21R解得： E1 ，故电流表的示数 I Em2 E1R 2r2nB2R答案 (1) 2Bnr2 (2) (3) (4) 4B2r4n8R Br22R 2r2nB2R12如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数 n1
18、n231，原线圈电路中接有一量程为 3 A 的理想交流电流表，副线圈两端接有理想交流电压表、可变电阻 R 以及若干“6 V,6 W”的相同灯泡输入端交变电压 u 的图象如图乙所示(1)求图甲中电压表的读数；(2)要求灯泡均正常发光，求电路中最多允许接入的灯泡个数；(3)为满足(2)中的要求，求可变电阻 R 应调到的电阻值解析 (1)根据题图乙，可得原线圈电压的最大值 U1m27 V，其有效值为 U127 2V，根据 n1 n2 U1 U2，代入数据可得电压表的读数 U29 V.(2)设原线圈中通过的电流为 I1，副线圈中通过的电流为 I2，为使副线圈接入的灯泡9最多，则 I13 A，根据 ，I1I2 n2n1代入数据可得 I29 A，正常发光时每个灯泡中电流为 I 灯 1 A，P灯U灯所以允许接入的灯泡个数为 n 9(盏)I2I灯(3)电阻两端电压为 UR U2 U 灯 3 V，电阻阻值为 R .URI2 13答案 (1)9 V (2)9 盏 (3) 13
