高考物理大二輪復(fù)習(xí)與增分策略 專題七 電磁感應(yīng)與電路 第2講 直流電路和交流電路-人教版高三全冊(cè)物理試題
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1、第2講 直流電路和交流電路 1.純電阻電路和非純電阻電路的電功、電功率的比較 (1)純電阻電路:電功W=UIt,電功率P=UI,且電功全部轉(zhuǎn)化為電熱,有W=Q=UIt=t=I2Rt,P=UI==I2R. (2)非純電阻電路:電功W=UIt,電功率P=UI,電熱Q=I2Rt,電熱功率P熱=I2R,電功率大于電熱功率,即W>Q,故求電功、電功率只能用W=UIt、P=UI,求電熱、電熱功率只能用Q=I2Rt、P熱=I2R. 2.電源的功率和效率 (1)電源的幾個(gè)功率 ①電源的總功率:P總=EI ②電源內(nèi)部消耗的功率:P內(nèi)=I2r ③電源的輸出功率:P出=UI=P總-P內(nèi) (2)
2、電源的效率η=×100%=×100% 3.交流電的“四值” (1)最大值Em=NBSω. (2)瞬時(shí)值e=NBSωsin_ωt. (3)有效值:正弦式交流電的有效值E=;非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應(yīng),用等效的思想來(lái)求解.計(jì)算交流電路的電功、電功率和測(cè)定交流電路的電壓、電流都是指有效值. (4)平均值:=n,常用來(lái)計(jì)算通過(guò)電路的電荷量. 4.理想變壓器的基本關(guān)系式 (1)功率關(guān)系:P入=P出. (2)電壓關(guān)系:=. (3)電流關(guān)系:只有一個(gè)副線圈時(shí)=. 直流電路動(dòng)態(tài)分析方法 (1)程序法:基本思路是“部分→整體→部分”.即從阻值的變化入手,由串、并聯(lián)規(guī)律判
3、定R總的變化情況,再由閉合電路歐姆定律判斷I總和U端的變化情況,最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判斷各部分的變化情況. (2)結(jié)論法——“串反并同”: “串反”:指某一電阻增大(減小)時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(增大). “并同”:指某一電阻增大(減小)時(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(減小). 例1 (多選)如圖1所示,直流電源、滑動(dòng)變阻器、平行板電容器與理想二極管(正向電阻為0,反向電阻為∞)連接,電源負(fù)極接地.開(kāi)始時(shí)電容器不帶電,閉合開(kāi)關(guān)S,穩(wěn)定后,一帶電油滴恰能靜止在電容器中P點(diǎn).在開(kāi)關(guān)S保持
4、接通的狀態(tài)下,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖1 A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí),帶電油滴會(huì)向上運(yùn)動(dòng) B.當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí),帶電油滴會(huì)向下運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)電容器的下極板向下移動(dòng)時(shí),P點(diǎn)的電勢(shì)不變 D.當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí),P點(diǎn)的電勢(shì)會(huì)升高 解析 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí),變阻器有效阻值增大,R的電壓增大,則電容器板間電壓增大,場(chǎng)強(qiáng)增大,油滴所受的電場(chǎng)力增大,所以帶電油滴會(huì)向上運(yùn)動(dòng).故A正確;當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí),由電容的決定式C=知,電容減小,而電容器的電壓不變,由C=知,Q要減小,電容器要放電,由于二極管的單向?qū)щ娦?,所以電容器不能放電,則電容器的帶電量不
5、變,根據(jù)推論可知電容器板間場(chǎng)強(qiáng)不變,油滴所受的電場(chǎng)力不變,所以帶電油滴仍靜止不動(dòng),故B錯(cuò)誤;當(dāng)電容器的下極板向下移動(dòng)時(shí),電容器所帶的電量Q不變,由E=知電容器板間場(chǎng)強(qiáng)不變,由U=Ed知,P與下極板間的電勢(shì)差變大,P點(diǎn)的電勢(shì)會(huì)升高.故C錯(cuò)誤;當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí),C=,電容器的電容減小,由C=知,Q要減小,電容器要放電,由于二極管的單向?qū)щ娦?,所以電容器不能放電,則電容器的帶電量不變,那么只能是極板間U增大,由E=知電容器板間場(chǎng)強(qiáng)變大,則P與下極板間的電勢(shì)差變大,P點(diǎn)的電勢(shì)升高.故D正確. 答案 AD 預(yù)測(cè)1 (多選)如圖2所示的火警報(bào)警裝置,R1為熱敏電阻,若溫度升高,則R1的阻值會(huì)
6、急劇減小,從而引起電鈴電壓的增加,當(dāng)電鈴電壓達(dá)到一定值時(shí),電鈴會(huì)響.下列說(shuō)法正確的是( ) 圖2 A.要使報(bào)警的臨界溫度升高,可以適當(dāng)增大電源的電動(dòng)勢(shì) B.要使報(bào)警的臨界溫度降低,可以適當(dāng)增大電源的電動(dòng)勢(shì) C.要使報(bào)警的臨界溫度升高,可以把R2的滑片P適當(dāng)向下移 D.要使報(bào)警的臨界溫度降低,可以把R2的滑片P適當(dāng)向下移 答案 BD 解析 要使報(bào)警的臨界溫度升高,R1對(duì)應(yīng)的阻值減小,電路中電流會(huì)增大,電鈴兩端的電壓會(huì)增大,而電鈴電壓達(dá)到一定值時(shí),電鈴會(huì)響,要使電鈴的電壓仍為原來(lái)的值,必須適當(dāng)減小電源的電動(dòng)勢(shì),相反,要使報(bào)警的臨界溫度降低,可以適當(dāng)增大電源的電動(dòng)勢(shì).故A錯(cuò)誤,B
7、正確.要使報(bào)警的臨界溫度升高,R1對(duì)應(yīng)的阻值減小,根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,將使電鈴的電壓增大,要使電鈴的電壓仍為原來(lái)的值,可以把R2的滑片P適當(dāng)向上移,以減小R2,相反,要使報(bào)警的臨界溫度降低,可以把R2的滑片P適當(dāng)向下移,故C錯(cuò)誤,D正確.故選B、D. 預(yù)測(cè)2 (2016·全國(guó)甲卷·17)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖3所示電路.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí),C所帶的電荷量為Q1;閉合開(kāi)關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后,C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為( ) 圖3 A. B. C. D. 答案 C 解析 S斷開(kāi)時(shí)等效電路圖如圖甲所示. 甲 電
8、容器兩端電壓為U1=×R×=E; S閉合時(shí)等效電路圖如圖乙所示. 乙 電容器兩端電壓為U2=×R=E, 由Q=CU得==,故選項(xiàng)C正確. 解題方略 1.線圈通過(guò)中性面時(shí)的特點(diǎn) (1)穿過(guò)線圈的磁通量最大; (2)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零; (3)線圈每經(jīng)過(guò)中性面一次,感應(yīng)電流的方向改變一次. 2.交流電的“四值” (1)最大值Em=NBSω.分析電容器的耐壓值. (2)瞬時(shí)值e=NBSωsin ωt.計(jì)算閃光電器的閃光時(shí)間、線圈某時(shí)刻的受力情況. (3)有效值:正弦式交流電的有效值E=;非正弦式交流電的有效值必須根據(jù)電流的熱效應(yīng),用等效的思想來(lái)求解.計(jì)算交流電路
9、的電功、電功率和測(cè)定交流電路的電壓、電流都是指有效值. (4)平均值:=n,常用來(lái)計(jì)算通過(guò)電路的電荷量. 例2 如圖4甲所示,電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)軸OO′勻速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電,現(xiàn)將此電流給阻值為R=10 Ω的小燈泡L供電,通過(guò)電流傳感器得到燈泡中電流的圖象如圖乙,不考慮溫度對(duì)燈泡阻值的影響,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖4 A.在t=5×10-3 s時(shí),線圈處于中性面位置 B.在t=10×10-3 s時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大 C.交變電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i=5cos 50πt(A) D.線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)為55 V 解析 由圖乙可知t=5×10-3 s時(shí)
10、刻感應(yīng)電流最小為零,此時(shí)線圈所在平面處于中性面位置,故A正確;t=10×10-3 s時(shí)刻感應(yīng)電流最大,此時(shí)線圈所在平面與中性面位置垂直,所以穿過(guò)線圈回路的磁通量最小,故B錯(cuò)誤;周期T=0.02 s,角速度ω==100π rad/s,故電流的瞬時(shí)表達(dá)式為i=5cos 100πt(A),故C錯(cuò)誤;線圈產(chǎn)生的交流電的電動(dòng)勢(shì)最大值為Em=Im(R+r)=55 V,D錯(cuò)誤. 答案 A 預(yù)測(cè)3 如圖5所示是某興趣小組用實(shí)驗(yàn)室的手搖發(fā)電機(jī)給小燈泡供電的裝置示意圖.在某次勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的過(guò)程中,他們發(fā)現(xiàn)小燈泡周期性的閃亮.以下判斷正確的是( ) 圖5 A.圖示位置線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B.
11、若增大手搖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,燈泡亮度將不變 C.若增大手搖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,燈泡閃亮的頻率將變大 D.小燈泡周期性閃亮的主要原因是電路接觸不良 答案 C 解析 圖示位置線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小,故A錯(cuò)誤;若增大手搖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,角速度將增大,頻率將增大,產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em=NBSω,故燈泡的亮度增大,故B錯(cuò)誤,C正確;小燈泡周期性閃亮的主要原因是產(chǎn)生的電流為交流電,故D錯(cuò)誤. 預(yù)測(cè)4 (多選)如圖6所示,圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦式電流的圖象,當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,所產(chǎn)生正弦式電流的圖象如圖線b所示,以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式電流的說(shuō)法正確的是( ) 圖6 A.在圖
12、中t=0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零 B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2 C.正弦式電流a的瞬時(shí)值為u=10sin 5πt V D.正弦式電流b的最大值為 V 答案 BCD 解析 t=0時(shí)刻兩個(gè)正弦式電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值均為零,線圈都與磁場(chǎng)垂直,穿過(guò)線圈的磁通量都最大.故A錯(cuò)誤.由圖讀出兩電流周期之比為Ta∶Tb=0.4 s∶0.6 s=2∶3,而T=,則線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3∶2.故B正確.正弦式電流a的瞬時(shí)值為u=Umsin t=10sin t V=10sin 5πt V.故C正確.根據(jù)電動(dòng)勢(shì)最大值公式Em=nBSω=nBS得到,兩電動(dòng)勢(shì)最大值之比為Ema:Emb=Tb∶Ta=3
13、∶2,Ema=10 V,則得到正弦式電流b的最大值為Emb= V.故D正確. 解題方略 理想變壓器動(dòng)態(tài)分析的兩種情況 (1)負(fù)載電阻不變,討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨匝數(shù)比的變化情況. (2)匝數(shù)比不變,討論變壓器原、副線圈兩端的電壓、電流、電功率等隨負(fù)載電阻的變化情況. 不論哪種情況,要注意兩點(diǎn):一、根據(jù)題意分清變量和不變量;二、弄清“誰(shuí)決定誰(shuí)”的制約關(guān)系.對(duì)電壓而言,輸入決定輸出;對(duì)電流、電功(率)而言,輸出決定輸入. 例3 (2016·全國(guó)乙卷·16)一含有理想變壓器的電路如圖7所示,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω,為理想交
14、流電流表,U為正弦交流電壓源,輸出電壓的有效值恒定.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電流表的示數(shù)為I;當(dāng)S閉合時(shí),電流表的示數(shù)為4I.該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為( ) 圖7 A.2 B.3 C.4 D.5 解析 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),電路如圖甲所示,原、副線圈的電流比=,通過(guò)R2的電流I2=,副線圈的輸出電壓U2=I2(R2+R3)=,由=可得原線圈兩端的電壓U1=5I2,則U=U1+I(xiàn)R1=5I2+3I;開(kāi)關(guān)閉合時(shí),電路如圖乙所示,原、副線圈的電流比=,通過(guò)R2的電流I2′=,副線圈的輸出電壓U2′=I2′R2=,由=可得原線圈兩端的電壓U1′=4I2,則U=U1′+4IR1=4I2+12I,聯(lián)立解
15、得=3,選項(xiàng)B正確. 甲 乙 答案 B 預(yù)測(cè)5 一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表,副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過(guò)滑動(dòng)觸頭Q調(diào)節(jié),如圖8所示.在副線圈輸出端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R,原線圈上加一電壓為U的交流電,則( ) 圖8 A.保持Q位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變大 B.保持Q位置不動(dòng),將P向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)不變 C.保持P位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變小 D.保持P位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng)時(shí),電流表的讀數(shù)變大 答案 D 解析 在原、副線圈匝數(shù)比一定的情況下,變壓器的輸出電壓由輸入電壓決定.因此,當(dāng)Q位置不
16、動(dòng)時(shí),輸出電壓U′不變,此時(shí)P向上滑動(dòng),負(fù)載電阻值R′增大,則輸出電流I′減小.根據(jù)輸入功率P1等于輸出功率P2,電流表的讀數(shù)I變小,故A、B錯(cuò)誤;P位置不動(dòng),將Q向上滑動(dòng),則輸出電壓U′變大,I′變大,電流表的讀數(shù)變大,則選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;故選D. 預(yù)測(cè)6 (多選)某同學(xué)模擬“遠(yuǎn)距離輸電”,將實(shí)驗(yàn)室提供的器材連接成如圖9所示電路,A、B為理想變壓器,燈L1、L2相同且阻值不變.保持A的輸入電壓不變,開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),燈L1正常發(fā)光.則( ) 圖9 A.如果只閉合開(kāi)關(guān)S,L1變暗 B.如果只閉合開(kāi)關(guān)S,A的輸入功率變大 C.僅將滑片P上移,L1變亮 D.僅將滑片P上移,A的輸入
17、功率不變 答案 AB 解析 閉合S,副線圈電阻減小,則消耗功率增大,B副線圈中電流增大,B原線圈電流也增大,則R上損失的電壓和功率增大,則B輸入電壓減小,燈泡兩端電壓減小,故燈泡會(huì)變暗,故A正確;根據(jù)A分析知消耗和損失功率都增大,根據(jù)能量守恒知A的輸入功率變大,故B正確;僅將滑片P上移,A副線圈匝數(shù)減小,則輸出電壓減小,B的輸入電壓減小,燈泡電壓也減小,故L1變暗,消耗功率減小,則A輸入功率減小,故C、D錯(cuò)誤. 解題方略 交變電流的綜合問(wèn)題,涉及交流電路最大值、有效值、平均值、瞬時(shí)值的計(jì)算,與電磁感應(yīng)、安培力、閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用等,解答時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)分清交流電路“
18、四值”的不同計(jì)算方法和物理意義. (2)學(xué)會(huì)將直流電路、閉合電路歐姆定律的知識(shí)應(yīng)用在交流電路的綜合問(wèn)題中. 例4 (多選)如圖10所示,導(dǎo)體棒ab兩個(gè)端點(diǎn)分別搭接在兩個(gè)豎直放置、電阻不計(jì)、半徑相等的金屬圓環(huán)上,圓環(huán)通過(guò)電刷與導(dǎo)線c、d相接.c、d兩個(gè)端點(diǎn)接在匝數(shù)比n1∶n2=10∶1的變壓器原線圈兩端,變壓器副線圈接一滑動(dòng)變阻器R0,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向下,導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為L(zhǎng)(電阻不計(jì)),繞與ab平行的水平軸(也是兩圓環(huán)的中心軸)OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng).如果滑動(dòng)變阻器的阻值為R時(shí),通過(guò)電流表的電流為I,則( ) 圖10 A.滑動(dòng)變阻器上消耗的功率為P=100I2R
19、 B.變壓器原線圈兩端的電壓U1=10IR C.取ab在環(huán)的最低端時(shí)t=0,則導(dǎo)體棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式是i=Isin ωt D.ab沿環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力F=BIL 解析 由=得I2=10I,變阻器上消耗的功率為P=IR=(10I)2R=100I2R,故A正確;副線圈的電壓為U=I2R=10IR,根據(jù)理想變壓器的電壓與匝數(shù)成正比可知,變壓器原線圈兩端的電壓U1=100IR,故B錯(cuò)誤;ab在最低點(diǎn)時(shí),ab棒與磁場(chǎng)垂直,此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,所以棒ab中感應(yīng)電流的表達(dá)式應(yīng)為i=Icos ωt,故C錯(cuò)誤;ab在最低點(diǎn)時(shí),ab棒與磁場(chǎng)垂直,此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電
20、流最大,最大值為I,此時(shí)的安培力也是最大的,最大安培力為F=BIL,故D正確. 答案 AD 預(yù)測(cè)7 (多選)如圖11所示,單匝矩形導(dǎo)線框abcd與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,線框電阻不計(jì),線框繞與cd邊重合的固定轉(zhuǎn)軸以恒定角速度從圖示位置開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),理想變壓器匝數(shù)比為n1∶n2.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),額定功率為P的燈泡L1正常發(fā)光,電流表示數(shù)為I,電流表內(nèi)阻不計(jì),下列說(shuō)法正確的是( ) 圖11 A.線框中產(chǎn)生的電流為正弦式交變電流 B.線框從圖中位置轉(zhuǎn)過(guò)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為 C.燈泡L1的額定電壓等于 D.如果閉合開(kāi)關(guān)S,則電流表示數(shù)變大 答案 ABD 解析 根據(jù)產(chǎn)生交變電流的條件,A正
21、確;轉(zhuǎn)過(guò)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值應(yīng)為Em,正好是有效值的大小,B正確;C中燈泡L1的額定電壓應(yīng)為,C錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)S閉合,并聯(lián)L2后負(fù)載總電阻減小,U2不變,I2增大,I1也增大,D正確. 預(yù)測(cè)8 在如圖12甲所示的電路中,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1,原線圈接入圖乙所示的電壓,副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(報(bào)警器未畫出),圖中電壓表和電流表均為理想電表,R0為定值電阻,RT為熱敏電阻,其阻值隨溫度的升高而減小.下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖12 A.電壓表的示數(shù)為44 V B.圖乙中電壓的有效值為220 V C.RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),電流表示數(shù)減小 D.RT處出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),電阻R0消耗的電
22、功率增大 答案 D 解析 設(shè)將此電流加在阻值為R的電阻上,電壓的最大值為Um,電壓的有效值為U.則×=·T,代入數(shù)據(jù)得圖乙中電壓的有效值為110 V;變壓器原、副線圈中的電壓與匝數(shù)成正比,所以變壓器原、副線圈中的電壓之比是5∶1,所以電壓表的示數(shù)為22 V,故A、B錯(cuò)誤;RT處溫度升高時(shí),阻值減小,副線圈電流增大,電阻R0消耗的電功率增大,而輸出功率和輸入功率相等,所以原線圈電流增大,即電流表示數(shù)增大,故C錯(cuò)誤,D正確. 專題強(qiáng)化練 1.咸陽(yáng)市區(qū)某學(xué)校創(chuàng)建綠色校園,如圖1甲為新裝的一批節(jié)能燈,該路燈通過(guò)光控開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制:電燈的亮度可自動(dòng)隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變.如圖乙為其內(nèi)部電路
23、簡(jiǎn)化原理圖,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,Rt為光敏電阻(光照強(qiáng)度增加時(shí),其電阻值減小).現(xiàn)增加光照強(qiáng)度,則下列判斷正確的是( ) 圖1 A.電源路端電壓不變 B.R0兩端電壓變大 C.B燈變暗,A燈變亮 D.電源總功率不變 答案 B 解析 由題意,增加光照強(qiáng)度,Rt減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律得知,干路電流I增大,電源的內(nèi)電壓增大,路端電壓U減小,則A燈變暗,通過(guò)R0電流I0=I-IA,I增大,而IA減小,則I0增大,R0兩端電壓U0增大,而R0、B的電壓之和等于路端電壓,路端電壓減小,則知,B的電壓減小,B燈變暗;電源的總功率P=EI,I增大,則P增大.
24、故B正確,A、C、D錯(cuò)誤. 2.如圖2所示的閉合電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電阻箱R1、R2、電燈和理想電流表A1、A2分別接入電路中,電燈的電阻為RL(電表和用電器均安全工作),下列說(shuō)法正確的是( ) 圖2 A.僅調(diào)節(jié)R1,電流表A1的示數(shù)總大于A2的示數(shù) B.僅使R2減小,電流表A2變化量比A1變化量大 C.僅使R1增大,電源內(nèi)阻消耗的功率變大 D.僅調(diào)節(jié)電阻箱R1,RL=R1+r時(shí),電燈L可達(dá)到最亮 答案 B 解析 僅調(diào)節(jié)R1,RL與R2的大小關(guān)系不確定,所以電流表A1的示數(shù)不一定總大于A2的示數(shù).故A錯(cuò)誤.僅使R2減小,并聯(lián)部分電阻減小,通過(guò)RL的電流減小,
25、總電流增大,則通過(guò)R2的電流增大,且電流表A2變化量比A1變化量大.故B正確.僅使R1增大,總電阻增大,總電流減小,則電源內(nèi)阻消耗的功率減小,故C錯(cuò)誤.僅調(diào)節(jié)電阻箱R1,R1=0時(shí),電路中電流最大,電燈L的電壓最大,達(dá)到最亮,故D錯(cuò)誤. 3.(多選)如圖3所示,虛線框內(nèi)為漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的原理示意圖:變壓器A處用火線和零線平行繞制成線圈,然后接到用電器.B處有一個(gè)輸出線圈,一旦線圈B中有電流,經(jīng)放大后便能推動(dòng)繼電器切斷電源.如果甲、乙、丙、丁四人分別以圖示方式接觸電線(裸漏部分),甲、乙、丙站在木凳上,則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖3 A.甲不會(huì)發(fā)生觸電事故,繼電器不會(huì)切斷電源 B.乙
26、會(huì)發(fā)生觸電事故,繼電器不會(huì)切斷電源 C.丙會(huì)發(fā)生觸電事故,繼電器會(huì)切斷電源 D.丁會(huì)發(fā)生觸電事故,繼電器會(huì)切斷電源 答案 AD 解析 甲、乙、丙、丁四人,只有丁電流由火線經(jīng)丁流入大地,出現(xiàn)漏電,繼電器會(huì)切斷電源. 4.(多選)如圖4所示,一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形均勻線圈,以AB邊所在直線為軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,若以圖示位置為零時(shí)刻,則下列選項(xiàng)反映四條邊上的電勢(shì)差隨時(shí)間的變化正確的有( ) 圖4 答案 AD 解析 線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),只有CD邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為Em=BL2ω,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e
27、=BL2ωcos ωt,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知AB、BC、AD邊的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Em′=Em=BL2ω,故這三個(gè)邊的電壓的瞬時(shí)值為e′=BL2ωcos ωt,結(jié)合產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向可知,A、D正確,B錯(cuò)誤;CD端的電壓即為路端電壓,故瞬時(shí)值為e″=BL2ωcos ωt,故C錯(cuò)誤. 5.電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖5所示.現(xiàn)把交流電加在電阻為9 Ω的電熱絲上,則下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖5 A.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為31.4 rad/s B.如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,則電流不會(huì)改變 C.電熱絲兩端的電壓U=1
28、00 V D.電熱絲的發(fā)熱功率P=1 800 W 答案 D 解析 從圖中可知:T=0.02 s,ω==314 rad/s,故A錯(cuò)誤;其他條件不變,如果線圈轉(zhuǎn)速提高一倍,角速度ω變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍.由電動(dòng)勢(shì)最大值Em=NBSω得知,交流電動(dòng)勢(shì)的最大值變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍,電壓的有效值為原來(lái)的2倍,根據(jù)歐姆定律可知電流發(fā)生改變.故B錯(cuò)誤.該交流電壓的最大值為200 V,所以有效值為100 V,則電熱絲兩端的電壓為×100 V=90 V,故C錯(cuò)誤;根據(jù)P=得:P= W=1 800 W,故D正確. 6.(多選)如圖6所示是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的水平軸OO′沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),角
29、速度為ω,線圈匝數(shù)為n、電阻為r,外接電阻為R,交流電流表.線圈從圖示位置(線圈平面平行于磁場(chǎng)方向)開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)的感應(yīng)電流為I.下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖6 A.電流表的讀數(shù)為2I B.轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的最大值為 C.從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中,通過(guò)電阻R的電荷量為 D.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電阻R產(chǎn)生的熱量為 答案 BCD 解析 由題有:I=Imcos ,則得感應(yīng)電流的最大值Im=2I,有效值I有=Im=I,則電流表的讀數(shù)為I,故A錯(cuò)誤;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=Im(R+r)=2I(R+r),又Em=nBSω,磁通量的最大值Φm=BS,聯(lián)立解得:Φm=BS=,故
30、B正確;從圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中,通過(guò)電阻R的電荷量q=n=n=n··=,故C正確;線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電阻R產(chǎn)生的熱量Q=IRT=(I)2R·=,故D正確. 7.有一理想變壓器,副線圈所接電路如圖7所示,燈L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),燈L1正常發(fā)光.S閉合后,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖7 A.燈L1、L2都能正常發(fā)光 B.原線圈的輸入功率減小 C.原、副線圈的電流比增大 D.電阻R消耗的功率增大 答案 D 解析 當(dāng)S閉合后,電路的總電阻減小,副線圈的電流增大,所以通過(guò)電阻R的電壓增大,R消耗的功率增大,燈泡兩端的電壓減小,燈L1、L2都不能正常發(fā)光
31、,故A錯(cuò)誤,D正確;由于副線圈中負(fù)載電阻減小,消耗的功率P=,故消耗的功率增大,輸入功率等于輸出功率,故原線圈的輸入功率增大,故B錯(cuò)誤;變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變,故原、副線圈中電流之比不變,故C錯(cuò)誤. 8.(多選)(2016·全國(guó)丙卷·19)如圖8,理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b.當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí),兩燈泡均能正常發(fā)光.下列說(shuō)法正確的是( ) 圖8 A.原、副線圈匝數(shù)比為9∶1 B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶9 C.此時(shí)a和b的電功率之比為9∶1 D.此時(shí)a和b的電功率之比為1∶9 答案 AD 解析 設(shè)燈泡的額定電壓為U0,兩燈泡均能
32、正常發(fā)光,所以原線圈輸出端電壓為U1=9U0,副線圈兩端電壓為U2=U0,故=,==,A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)公式=可得,=,由于小燈泡兩端的電壓相等,所以根據(jù)公式P=UI可得,燈泡a和b的電功率之比為1∶9,C錯(cuò)誤,D正確. 9.如圖9甲所示的電路中,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,A、V均為理想電表,R為光敏電阻(其阻值隨光強(qiáng)增大而減小),L1和L2是兩個(gè)完全相同的燈泡.原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電壓u,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖9 A.電壓u的頻率為100 Hz B.電壓表V的示數(shù)為22 V C.當(dāng)光強(qiáng)增大時(shí),A示數(shù)變小 D.當(dāng)L1的燈絲燒斷后,V示數(shù)不變 答案
33、 D 解析 原線圈接入如題圖乙所示的正弦交流電壓,T=0.02 s,所以頻率為f==50 Hz,故A錯(cuò)誤;原線圈接入電壓的最大值是220 V,所以原線圈接入電壓的有效值是U=220 V,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,所以副線圈電壓是22 V,所以V的示數(shù)小于22 V,故B錯(cuò)誤;R阻值隨光強(qiáng)增大而減小,可知副線圈電流增加,副線圈輸出功率增加,所以原線圈輸入功率也增加,原線圈電流增加,所以A的示數(shù)變大,故C錯(cuò)誤;當(dāng)L1的燈絲燒斷后,變壓器的輸入電壓不變,根據(jù)變壓比公式,輸出電壓也不變,故電壓表讀數(shù)不變,故D正確. 10.如圖10所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= T.單匝矩形線圈面積S=1
34、 m2,電阻不計(jì),繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng).線圈通過(guò)電刷與一理想變壓器原線圈相接,為交流電流表.調(diào)整副線圈的滑動(dòng)觸頭P,當(dāng)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1∶2時(shí),副線圈電路中標(biāo)有“36 V,36 W”的燈泡正常發(fā)光.以下判斷正確的是( ) 圖10 A.電流表的示數(shù)為1 A B.矩形線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值為18 V C.從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),矩形線圈電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律為e=18sin 90πtV D.若矩形線圈轉(zhuǎn)速增大,為使燈泡仍能正常發(fā)光,應(yīng)將P適當(dāng)下移 答案 C 解析 小燈泡正常發(fā)光,故變壓器的輸出電流為:I2==1 A;根據(jù)變流比公式:=,解得:I1=2 A
35、,故A錯(cuò)誤;小燈泡正常發(fā)光,故變壓器的輸出電壓為36 V,根據(jù)變壓比公式=,解得:U1=18 V,故矩形線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的有效值為18 V,矩形線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值為18 V,故B錯(cuò)誤;根據(jù)公式Em=NBSω,解得:ω== rad/s=90π rad/s,故從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),矩形線圈電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律e=Emsin ωt=18sin 90πt V,故C正確;若矩形線圈轉(zhuǎn)速增大,根據(jù)公式Em=NBSω,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值增加,故有效值也增加;為使燈泡仍能正常發(fā)光,應(yīng)該減小變壓比,故應(yīng)將P適當(dāng)上移,故D錯(cuò)誤. 11.如圖11所示為遠(yuǎn)距離輸電示意圖,兩變壓器均為理想變壓器,升壓變壓
36、器T的原、副線圈匝數(shù)比為k1.降壓變壓器T′的原、副線圈匝數(shù)比為k2.原線圈兩端接入一電壓u=Umsin ωt的交流電源,用戶電阻為R(純電阻),若用戶消耗功率為P,輸電線的總電阻為2r,不考慮其他因素的影響,則輸電線上損失的電功率Pr和用戶獲得的電壓U分別為( ) 圖11 A.Pr=P U=- B.Pr=P U=- C.Pr=P U=- D.Pr=P U=- 答案 B 解析 用戶流過(guò)的電流為I4=,故在輸電線路上的電流為I3==,故損失的電功率為Pr=I·2r=P;升壓變壓器兩端電壓的有效值為U1=, 輸電線路上損失的電壓為ΔU=I3·2r,升壓變壓器副線圈兩端的電壓為U2= 故降壓變壓器原線圈的電壓為U3=U2-ΔU,用戶獲得的電壓U= 聯(lián)立解得U=-
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