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1、課時跟蹤訓(xùn)練(十二) 直流電路與交流電路
一、單項選擇題
1.(2018·福州一中檢測)如圖所示,勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=T.單匝矩形線圈面積S=1 m2.電阻不計,繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動.線圈通過電刷與一理想變壓器原線圈相接,為交流電流表.調(diào)整副線圈的滑動觸頭P,當(dāng)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1時,副線圈電路中標(biāo)有“6 V 6 W”的燈泡正常發(fā)光.以下判斷正確的是 ( )
A.電流表的示數(shù)為1 A
B.矩形線圈產(chǎn)生電動勢的最大值為18 V
C.從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時,矩形線圈電動勢隨時間變化的規(guī)律為e=12sin 60πt(V)
D.若矩形線圈轉(zhuǎn)
2、速增大,為使燈泡仍能正常發(fā)光,應(yīng)將P適當(dāng)下移
C [燈泡正常發(fā)光,故變壓器的輸出電流為:I2==1 A;根據(jù)公式:=,解得I1=0.5 A,故A錯誤;燈泡正常發(fā)光,故變壓器的輸出電壓為6 V,根據(jù)公式=,解得:U1=12 V,故矩形線圈產(chǎn)生電動勢的有效值為12 V,最大值為12V≈17 V,故B錯誤;根據(jù)公式Em=NBSω,解得:ω==rad/s=60 π rad/s,故 從矩形線圈轉(zhuǎn)到中性面開始計時,矩形線圈電動勢隨時間的變化規(guī)律e=Emsin ωt=12sin 60πt(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)電動勢的最大值增加,故有效值也增加;為使燈泡仍能正常發(fā)
3、光,應(yīng)該減小變壓比,故應(yīng)將P適當(dāng)上移,故D錯誤.]
2.圖甲電路中,D為二極管,其伏安特性曲線如圖乙所示.在圖甲電路中,閉合開關(guān)S,滑動變阻器R的滑片P從左端向右移動過程中( )
A.二極管D消耗的功率變大
B.二極管D的電阻變大
C.通過二極管D的電流減小
D.電源的功率減小
A [滑動變阻器R的滑片P從左端向右移動過程中,滑動變阻器的電阻減小,電路電流增大,由圖乙可知,二極管的電阻減小,電流、電壓增大,消耗的功率也增大,故A正確,B、C錯誤;電源的功率為:P=EI,因為電流增大,所以電源的功率增大,故D錯誤.所以A正確,B、C、D錯誤.]
3. (2018·山西五校
4、三聯(lián))某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示,發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器T1和降壓變壓器T2向R0=11 Ω的純電阻用電器供電.已知輸電線的總電阻R=10 Ω,T2的原、副線圈匝數(shù)比為4∶1,用電器兩端的電壓為u=220sin 100πt(V),將T1、T2均視為理想變壓器.下列說法正確的是( )
A.降壓變壓器的輸入功率為4 400 W
B.升壓變壓器中電流的頻率為100 Hz
C.輸電線消耗的功率為500 W
D.當(dāng)用電器的電阻減小時,輸電線消耗的功率減小
A [由題可知,用電器兩端電壓有效值為220 V,交流電頻率f== Hz=50 Hz,由電功率公式可知,降壓變壓器輸出功率P
5、==4 400 W,理想變壓器輸入功率與輸出功率相等,故A項正確;理想變壓器不改變交變電流的頻率,B項錯;由變壓規(guī)律=可知,降壓變壓器輸入電壓為880 V,由P=UI可知,降壓變壓器輸入電流為I=5 A,由焦耳定律可知,輸電線電阻消耗的功率P=I2R=250 W,C項錯;當(dāng)用電器的電阻減小時,輸出功率增大,故降壓變壓器輸入功率增大,從而輸入電流增大,再由P=I2R可知,輸電線消耗的功率增大,D項錯.]
4.(2018·湖北省荊州中學(xué)高三全真模擬一)在如圖所示的電路中,由于某個電阻發(fā)生故障,使電流表A的讀數(shù)變大,電壓表V的讀數(shù)變大,燈泡L的亮度變暗,關(guān)于故障判斷的下列說法正確的是( )
6、
A.可能是R3短路 B.可能是R2斷路
C.可能是R2短路 D.可能是R4短路
D [由電路元件各物理量動態(tài)變化的規(guī)律“串反并同”可知,只有當(dāng)R4短路時(可認(rèn)為電阻減小),外電路電阻減小,總電流增大,電流表A的讀數(shù)變大,R4的電流增大,電壓表V的讀數(shù)變大,燈泡L的亮度變暗.故正確答案為D.故選D.]
5. 如圖所示,接在理想變壓器回路中的四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光,那么,理想變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為( )
A.1∶1∶1 B.3∶2∶1
C.6∶2∶1 D.2∶2∶1
B [燈泡正常發(fā)光,可得UA=UB=UC=UD,所以U
7、2=2U3,由理想變壓器的電壓關(guān)系得==,可得n2=2n3.燈泡都正常發(fā)光,則功率相等,即PA=PB=PC=PD.由P=I2R得 IA=IB=IC=ID,即I1=I2=I3.
由理想變壓器的功率關(guān)系得U1I1=U2I2+U3I3,即n1I1=n2I2+n3I3,可得n1=n2+n3=2n3+n3=3n3.所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1.].
6.(2018·湖北省武漢市高三下學(xué)期五月理綜訓(xùn)練)如圖是某溫度檢測和光電控制加熱裝置的原理圖.R為熱敏電阻(溫度升高,阻值減小),用來探測加熱電阻絲R的溫度.RG為光敏電阻(光照強度增大,阻值減小),接收小燈泡L的光照.其他電阻均為定值電阻.當(dāng)R處
8、溫度升高后,下列說法正確的是( )
A.燈泡L將變暗
B.RG的電壓將增大
C.R的功率將增大
D.R的電壓變化量與R2的電流變化量的比值不變
D [A項:當(dāng)R處溫度升高時,RT阻值變小,左邊回路中電流增大,小燈泡L的功率增大,燈泡L將變亮,故A錯誤; B、C項:L的光照強度增大,則RG阻值變小,右側(cè)電路的總電阻變小,總電流變大,E2的內(nèi)電壓增大,則其路端電壓變?。傠娏髟龃?,則R2兩端電壓增大,所以右側(cè)電路并聯(lián)部分電壓減小,R的電壓減小,則R的功率將減小.R的電流減小,而總電流增大,則通過R3的電流增大,R3的電壓將增大,所以RG的電壓將減小,故B、C錯誤;D項:R的電壓變化
9、量與R2的電流變化量的比值=,保持不變,故D正確.]
7.(2018·河北正定中學(xué)高三模擬)如圖所示為一交流發(fā)電機(jī)的原理示意圖,其中矩形線圈abcd的邊長ab=cd=L1,bc=ad=L2,匝數(shù)為n,線圈的總電阻為r,線圈在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁場的轉(zhuǎn)軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,線圈兩端通過電刷E、F與阻值為R的定值電阻連接.從線圈經(jīng)過中性面開始計時,則 ( )
A.線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為BωL1L2
B.線圈中感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)表達(dá)式為e=nBωL1L2 cos ωt
C.經(jīng)過周期時間通過電阻R的電荷量為
D.此發(fā)電機(jī)在上述工作狀態(tài)下的輸出功率為
10、
D [線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em=nBωL1L2,選項A錯誤;感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達(dá)式e=Emsin ωt=nBωL1L2sin ωt,選項B錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=n,由閉合電路歐姆定律有I=,又ΔΦ=BL1L2,q=IΔt,聯(lián)立解得q=n,選項C錯誤;線圈中感應(yīng)電動勢的有效值E==,電流的有效值I=,交流發(fā)電機(jī)的輸出功率即電阻R的熱功率P=I2R=,選項D正確.]
二、多項選擇題
8.(2018·山東省淄博市高三三模)一個微型吸塵器的直流電動機(jī)的額定電壓為U,額定電流為I,線圈電阻為R,將它接在電動勢為E,內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間,電動機(jī)恰好能正常工作,則(
11、 )
A.電動機(jī)消耗的總功率為UI
B.電源的效率為1-
C.電源的輸出功率為EI
D.電動機(jī)消耗的熱功率為
AB [電動機(jī)消耗的總功率應(yīng)該用P=IU來計算,所以總功率為IU,所以A正確;電動機(jī)消耗的熱功率應(yīng)該用P=I2R來計算,所以熱功率P=I2R,所以D錯誤.電源的輸出功率等于電動機(jī)的輸入功率,得P出=UI.故C錯誤.電源的總功率為IE,內(nèi)部發(fā)熱的功率為I2r,所以電源的效率為=1-,所以B正確.故選AB.]
9.(2018·河南省鄭州市高中畢業(yè)年級第二次質(zhì)量預(yù)測)如圖所示的電路中電表均為理想電表,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P向右移動至某一位置,與移動前相比,下列說法正確的
12、是( )
A.電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變大
B.小燈泡L變亮
C.電源的輸出功率一定變大
D.電容器C所帶的電荷量減少
BD [由圖可知,電容并聯(lián)在滑動變阻器兩端;當(dāng)滑片右移時,滑動變阻器接入電阻減小;則總電阻減小;由閉合電路歐姆定律可知,總電流增大,故電流表示數(shù)增大,燈泡亮度變亮,因內(nèi)壓增大,故電壓表示數(shù)減小,故A錯誤,B正確;由P=EI可知,電源的總功率變大;當(dāng)外阻和內(nèi)阻相等時輸出功率最大,因為不知道外阻和內(nèi)阻的關(guān)系,所以不能判斷電源輸出功率的變化,故C錯誤;因電容器并聯(lián)在滑動變阻器兩端;總電流變大,燈泡及內(nèi)阻分壓增大,則滑動變阻器分壓減小,故電容器C兩端
13、的電壓減小,所以C上的電量減小,故D正確.所以BD正確,AC錯誤.]
10.(2018·山東省淄博一中高三三模)電源的兩個重要參數(shù)分別是電動勢E和內(nèi)電阻r.對一個電路有兩種特殊情況:當(dāng)外電路斷開時,電源兩端的電壓等于電源電動勢;當(dāng)外電路短路時,短路電流等于電動勢和內(nèi)電阻的比值.現(xiàn)有一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源和一阻值為R的定值電阻,將它們串聯(lián)或并聯(lián)組成的系統(tǒng)視為一個新的等效電源,這兩種連接方式構(gòu)成的等效電源分別如圖甲和乙中虛線框所示.設(shè)新的等效電源的電動勢為E′,內(nèi)電阻為r′.試根據(jù)以上信息,判斷下列說法中正確的是( )
A.甲圖中的E′=E,r′=R+r
B.甲圖中的E′=E
14、,r′=R+r
C.乙圖中的E′=E,r′=
D.乙圖中的E′=E,r′=
BD [電源的電動勢等于外電路斷路時的路端電壓,則對甲圖可知E′=E,r′=r+R,選項A錯誤B正確;圖乙中,E′=;r′=,故選項C錯誤,D正確;故選BD.]
11.(2018·河北冀州5月模擬)如圖所示,理想變壓器輸入端接在電動勢隨時間變化、內(nèi)阻為r的交流電源上,輸出端接理想電流表及阻值為R的負(fù)載.如果要求負(fù)載上消耗的電功率最大,則下列說法正確的是 ( )
A.該交流電源電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=Emsin(100 πt)
B.變壓器原、副線圈匝數(shù)的比值為
C.電流表的讀數(shù)為
D.負(fù)載上消耗的
15、熱功率為
BC [由e-t圖象可知交流電的周期T=4×10-2s,則ω==50 π rad/s,所以e=Emsin(50πt),則A項錯誤.對于理想變壓器,在電源輸出最大功率時,電流I1=,此時,變壓器輸入功率恰好等于電源內(nèi)阻消耗的功率,又輸出功率等于輸入功率,則Ir=IR,得出=,又=,得出=,I2=,則B、C項正確.負(fù)載上消耗的熱功率為P=IR=,則D項錯誤.]
12.如圖甲所示,電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與R=6 Ω的定值電阻、滑動變阻器RP、開關(guān)S組成串聯(lián)回路,已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關(guān)系如圖乙所示.下列說法正確的是( )
A.電源的電
16、動勢E= V,內(nèi)阻r=4 Ω
B.圖乙中Rx=25 Ω
C.定值電阻R消耗的最大功率為0.96 W
D.調(diào)整滑動變阻器RP的阻值可以得到該電源的最大輸出功率為1 W
BC [當(dāng)RP=R+r=10 Ω時,滑動變阻器消耗功率最大,R=6 Ω.可得內(nèi)阻r=4 Ω,最大功率P==0.4 W,解得E=4 V,A錯誤;滑動變阻器的阻值為4 Ω時消耗的功率與其阻值為Rx時消耗的功率相等,有4Rx=(R+r)2,解得Rx=25 Ω,B正確;當(dāng)回路中電流最大時,定值電阻R消耗的功率最大,故最大功率為()2R=0.96 W,C正確;當(dāng)外電路電阻與內(nèi)阻相等時,電源輸出功率最大,本題中定值電阻R的阻值已經(jīng)大
17、于內(nèi)阻的阻值,故滑動變阻器Rp的阻值為0時,電源輸出功率最大,最大功率為()2R=0.96 W,D錯誤.]
13.如圖所示為某興趣小組設(shè)計的一種發(fā)電裝置,在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為π,磁場均沿半徑方向;矩形線圈abcd(d點未在圖中標(biāo)出)的匝數(shù)為N,其邊長ab=cd=l,bc=ad=2l;線圈的總電阻為r,外接電阻為R;線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動,bc邊和ad邊同時進(jìn)、出磁場.在磁場中,bc邊和cd邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直.則( )
A.bc邊和ad邊在磁場中運動時,線圈的感應(yīng)電動勢的大小為NBl2ω
B.bc邊和ad邊在磁場中運動時,bc邊所受安培力的大小為
C.通過R的電流有效值為
D.通過R的電流有效值為.
BD [bc、ad邊的運動速度v=ω,電動勢Em=2·NB·2l·v=2NBl2ω,A錯誤;根據(jù)歐姆定律得,電流Im=,bc邊所受安培力為F=N·B·Im·2l=,故B項正確;因為兩磁場的圓心角為π,故一個周期內(nèi),通電時間t=T,由有效值定義知:I(R+r)T=I2(R+r)T,解得I=故選項D正確.]
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