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1、专题强化练(十三)直流电路和交流电路(满分:100分时间:35分钟)选择题(共13小题,14题每题7分,513题每题8分,共100分)1.(考点1)(2018甘肃河西五市联考)如图所示,R1、R2是两个定值电阻,R是滑动变阻器,L为小灯泡,电源的内阻为r,开关S闭合后,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,则()A.电压表示数不变B.小灯泡变亮C.电容器处于充电状态D.电源的电功率变大解析当滑动变阻器的滑片P向上移动时,滑动变阻器连入电路的阻值变大,由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流减小,小灯泡变暗,选项B错误;电压表测路端电压,由U=E-Ir知,路端电压变大,电压表示数变大,选项A错误;电容器两端
2、的电压等于R1和R两端电压之和,由UC=E-I(RL+r)知,UC变大,由C=QU知,电容器带的电荷量变大,电容器处于充电状态,选项C正确;由P=IE知,电源的电功率变小,选项D错误。答案C2.(考点1)(2018广东深圳模拟)如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,下列说法正确的是()A.电流表的读数一定减小B.R0的功率一定增大C.电源的输出功率可能先减小后增大D.电压表与电流表读数的比值UI一定先减小后增大解析滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,变阻器并联总电阻先增大后减小,根据闭合电路欧姆定律分析可知,电路中总电流I先减小后增大,则电流表
3、的读数先减小后增大,A错误;电流表的读数先减小后增大,故R0的功率P=I2R0先减小后增大,B错误;路端电压先增大后减小,则电压表的读数先增大后减小,由于电源的内阻与外电阻的关系未知,无法判断电源输出功率如何变化,可能先减小后增大,也可能先增大后减小,C正确;电流表的读数先减小后增大,电压表的读数先增大后减小,电压表与电流表读数的比值一定先增大后减小,D错误。答案C3.(考点1)(2018吉林长春模拟)如图所示,平行金属板中带电质点P处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则()A.质点P将向上运动B.电流表读数减小C.电压表读数减小D.R3上消耗的
4、功率逐渐增大解析由图可知,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联,再与R1串联接在电源两端。电容器与R3并联,当滑片向b移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小。由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大,路端电压减小,同时R1两端的电压增大,故并联部分的电压减小;由欧姆定律可知流过R3的电流减小,流过并联部分的电流增大,故电流表示数增大,故B错误;因并联部分电压减小,而R2中电压增大,故电压表示数减小,故C正确;因R3两端的电压减小,由公式P=U2R可知,R3上消耗的功率减小,故D错误;因电容器两端电压减小,电荷受到的向上电场力减小,则重力大于电场力,电荷向下运动,故A错误,故选C。答案
5、C4.(考点1)(多选)(2019河南八市重点高中联盟三模)如图所示,电源电动势E=3 V,内阻不计,R1、R2、R3为定值电阻,阻值分别为1 、0.5 、9 ,R4、R5为电阻箱,最大阻值均为99.9 ,右侧竖直放置一个电容为1.510-3 F的理想平行板电容器,电容器板长0.2 m,板间距为0.125 m。一带电粒子以0.8 m/s的速度沿平行板中线进入,恰好匀速通过,不计空气阻力,此时R4、R5阻值分别为1.8 、1 。下列说法正确的是()A.此粒子带正电B.带电粒子匀速穿过电容器时,电容器的电荷量为310-9 CC.欲使粒子向上偏转但又不打到电容器的上板,R4阻值不得超过5.7 D.欲
6、使粒子向下偏转但又不打到电容器的下板,R4阻值不得低于1.4 解析上极板与电源的正极相连,极板间电场方向向下,粒子所受的电场力方向向上,故粒子带负电,故A错误;电容器与R2、R3、R4这部分电路并联,当粒子匀速穿过电容器时,R2、R3、R4这部分电路的总电阻为2 ,根据串联电路分压特点可得这部分的电压U0=2 V,电容器的电荷量为Q0=CU0=1.510-92 C=310-9 C,故B正确;当粒子匀速穿过电容器时,有qE0=mg,粒子在电容器中的运动时间t=lv0=0.20.8 s=0.25 s。当粒子向上偏转且刚好经过上极板最右端时,在竖直方向上,有y=12at2,解得:a=2 m/s2。由
7、牛顿第二定律得qE1-mg=ma,可得E0E1=56,并可得U0U1=E0E1=56,由此得R2、R3、R4这部分电路总电压U1=2.4 V,R1的电压UR1=E-U1=0.6 V,电流I1=UR1R1=0.61 A=0.6 A,可得R2、R3、R4这部分电路总电阻R总=U1I1=2.40.6 =4 ,由R总=R2+R3R4R3+R4,由此算出R45.7 ,所以欲使粒子向上偏转但又不打到电容器的上板,R4阻值不得超过5.7 ,故C正确;同理,粒子经过下极板最右端时的加速度a=2 m/s2。电容器极板间电压U2=1.6 V,解得:R40.69 ,故D错误。答案BC5.(考点2)(2019东北三省
8、三校二模)图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的图象如图乙所示。已知发电机线圈电阻为10 ,外接一只阻值为90 的电阻,不计电路的其他电阻,则()A.电流表的示数为0.31 AB.线圈转动的角速度为50 rad/sC.0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D.在线圈转动一周过程中,外电阻产生的热量约为0.087 J解析在交流电路中电流表的示数为有效值,E有效=Em2=22 V,电流表的示数I=E有效R总=22100 A=0.22 A,A错误;从图象可知线圈转动的周期
9、为0.02 s,则线圈转动的角速度=2T=100 rad/s,B错误;0.01 s时线圈的电压为0,因此线圈在中性面处,C错误;外电阻产生热量应用电流的有效值进行计算,则产生热量Q=I2Rt=(0.22)2900.02 J0.087 J,D正确。答案D6.(考点2、3)(2019辽宁重点协作体模拟)图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为31,图乙是K闭合时该变压器cd输入端交变电压的图象,L1、L2、L3、L4为四只规格均为“12 V,6 W”的相同灯泡,各电表均为理想交流电表。以下说法正确的是()A.ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab=362sin 100t(V)B.电流表的示数为1.5 A,
10、L1能正常发光C.ab输入端输入功率Pab=18 WD.断开K,L2中的电流不变解析由输入端交变电压U图象,可知其最大值为362 V,有效值是U1=36 V,副线圈电压为:U2=13U1=12 V,所以副线圈三只灯泡均能正常发光。灯泡的额定电流:I0=PLUL=612 A=0.5 A,电流表的读数为I2=30.5 A=1.5 A,原线圈电流为I1=n2n1I2=0.5 A,所以原线圈的灯泡L1也能正常发光,ab输入端电压为Uab=U+3U2=12 V+36 V=48 V,输入端电压的瞬时值表达式为Uab=482sin 100t(V),故A错误,B正确;四个灯泡都正常发光,所以ab输入端输入功率
11、Pab=46 W=24 W,故C错误;若将K断开,则副线圈上的输出电流将减小,所以原线圈的输入电流也减小,则流过灯泡L1的电流减小,L1上消耗的电压减小,所以原线圈上的电压将增大,副线圈的电压也增大,则可知L2中的电流将变大,故D错误。答案B7.(考点1、2)(2019北京丰台二模)如图1所示,R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方体的导体,边长之比为21,通过导体电流方向如图1中虚线所示;现将这两个电阻R1、R2串联接入正弦交流电路,电路图如图2所示;交流电源电压u随时间t变化的情况如图3所示。则下列说法中正确的是()A.电阻R1和R2的阻值之比为12B.流过电阻R1和R2的电流之比为1
12、2C.电阻R1两端的电压最大值为220 VD.电阻R2两端的电压有效值为110 V解析根据电阻定律:R=LLd=d,可知电阻R1和R2的阻值之比为11,选项A错误;两电阻串联,则流过电阻R1和R2的电流之比为11,选项B错误;两电阻阻值相等,则两端电压的最大值相等,均为1102 V,有效值也相等,均为110 V,选项C错误,D正确。答案D8.(考点2、3)(多选)(2019福建龙岩二模)如图甲所示,理想变压器原副线圈的匝数比为31,L1、L2、L3为三只规格均为“9 V,3 W”的灯泡,各电表均为理想交流电表,定值电阻R1=9 。输入端交变电压u的图象如图乙所示,三只灯泡均正常发光,则()A.
13、电压u的瞬时表达式为u=362sin t(V)B.电压表的示数为33 VC.电流表的示数为1 AD.定值电阻R2=2 解析由乙图知,交变电流的周期为0.02 s,=2T=100,电压的瞬时值u=362sin 100t(V),故A错误;灯泡正常发光,每个灯泡的电流为I=PU=13 A,副线圈的电流I2=3I=1 A,再根据电流与匝数的关系:I1I2=n2n1,解得原线圈电流I1=13 A,所以C错误;电阻R1的电压UR1=I1R1=3 V,由乙图知输入端电压的有效值为36 V,变压器原线圈的电压U1=(36-3) V=33 V,所以电压表的读数为33 V,故B正确;根据电压与匝数的关系:U2U1
14、=n2n1,可求副线圈的电压U2=11 V,电阻R2两端的电压为UR2=U2-UL=(11-9) V=2 V,可求R2=U2I2=2 ,所以D正确。答案BD9.(考点2、3)(多选)(2019山西临汾二模)一台理想变压器的原、副线圈的匝数比是51,原线圈接入电压为220 V的正弦交流电,各元件正常工作,一只理想二极管和一个滑动变阻器R串联接在副线圈上,如图所示,电压表和电流表均为理想交流电表。则下列说法正确的是()A.原、副线圈中的电流之比为51B.电压表的读数约为31.11 VC.若滑动变阻器接入电路的阻值为20 ,则1分钟内产生的热量约为2.9103 JD.若将滑动变阻器的滑片向上滑动,则
15、两电表读数均减小解析原线圈电压为220 V的正弦交流电,原、副线圈的匝数比是51,根据I1I2=n2n1,则原、副线圈中的电流之比为15,A错误;根据U1U2=n1n2,原、副线圈的电压与匝数成正比,所以副线圈两端电压为44 V,由于副线圈接着二极管,它具有单向导电性,根据电流的热效应知442RT2=U2RT,解得U=222 V31.11 V,故B正确;则1 min内滑动变阻器产生的热量为Q=U2Rt=(222)22060 J=2 904 J,故C正确;将滑动变阻器滑片向上滑动时,次级电路中阻值变小,电流表的读数变大,但对原、副线圈两端的电压无影响,即电压表的读数不变,所以D错误。故选BC。答
16、案BC10.(考点3)(多选)(2019安徽宣城二模)有一种理想自耦变压器的构造如图所示,线圈a、b绕在一个圆环形的铁芯上,转动滑动触头P就可以调节输出电压。图中电阻R1、R2、R3和R4的阻值分别为10 、5 、10 和10 ,电压表为理想交流电表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定,滑动触头P处在线圈a、b的中点。开关S闭合时电压表的示数是7 V,则下列说法中正确的是()A.正弦交流电压源U的峰值为35 VB.开关S断开时,理想电压表的示数为5 VC.开关S闭合时,通过电阻R4的电流为0.7 AD.开关S闭合时,电阻R2和R3消耗的电功率相等解析开关S闭合时,根据欧姆定律可知通过R1
17、的电流为I1=UVR1=0.7 A,根据电流之比等于匝数的反比可知副线圈的电流为I2=1.4 A;R3和R4并联后与R2串联的电阻为10 ,可知副线圈的电压为U2=14 V,根据电压之比等于匝数之比可知原线圈的电压为U1=28 V,正弦交流电压源U=UV+U1=35 V,正弦交流电压源的峰值为352 V;通过电阻R4的电流为12I2=0.7 A;电阻R2消耗的电功率P2=I22R2=9.8 W,电阻R3消耗的电功率P3=12I22R3=4.9 W,故选项C正确,A、D错误;开关S断开时,R3和R2串联的电阻为15 ,设知副线圈的电流为I2,则副线圈的电压为U2=15I2,根据电流之比等于匝数的
18、反比可知原线圈的电流为I1=12I2,所以原线圈的电压为U1=U-12I2R1=35-5I2,根据电压之比等于匝数之比可得35-5I2=215I2,解得副线圈的电流为I2=1 A,理想电压表的示数为12I2R1=5 V,故选项B正确。故选BC。答案BC11.(考点3)(多选)(2019河北模拟)如图所示为远距离输电的原理图,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压恒定、输电线上的电阻不变,假设用户所用用电器都是纯电阻用电器,若发现发电厂发电机输出的电流增大了,则可以判定()A.通过用户的电流减小了B.用户接入电路的总电阻减小了C.用户消耗的电功率减小了D.加在用户两端的电压变小了
19、解析如果发电机输出电流增大,根据电流与匝数的关系可知,输送电流增大,通过用户的电流增大,故A错误;由U2=I2R+n4n32I2R用户可知,输送电流增大,是由于R用户减小引起的,故B正确;当用户电阻减小时,用户消耗的功率增大,故C错误;发电机输出电流增大,则输电线上的电压将增大,因此降压变压器的输入、输出电压均减小,即加在用户两端电压变小了,故D正确。故选BD。答案BD12.(考点3)(多选)(2019广东湛江二模)如图所示,理想变压器原线圈与120 V的交流电源相连,副线圈并联两个灯泡A和B,灯泡A、C的额定功率皆为30 W,正常发光时电阻皆为30 ,已知三灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为
20、1.0 A,则下列说法中正确的是()A.原、副线圈匝数为31B.原、副线圈匝数为41C.流过灯泡B的电流为2 AD.正常发光时B灯电阻为30 解析根据题意,闭合开关S,三个灯泡均能正常发光,已知原线圈的电流为1.0 A,即流过C的电流为1.0 A,则C两端的电压为UC=PI=30 V,故原线圈两端的电压为U1=120-UC=90 V,因A与C是相同规格的灯泡,故此时流过A的电流也为1.0 A,则此时副线圈两端的电压为U2=UA=IR=30 V,则原副线圈匝数比为n1n2=U1U2=9030=31,变压器的输入功率为P1=U1I=90 W,则变压器的输出功率P2=P1=U2I2,解得:I2=P1
21、U2=9030 A=3 A,则流过B的电流IB=I2-I=(3-1) A=2 A,故正常发光时B的电阻为RB=U2IB=302 =15 ,故AC正确,BD错误,故选AC。答案AC13.如图所示,一自耦变压器接在交流电源上,V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是()A.若P不动,滑片F向下滑动时,V1示数不变,V2示数变小B.若P不动,滑片F向下滑动时,灯泡消耗的功率变大C.若F不动,滑片P向上滑动时,V1示数不变,V2示数变大D.若F不动,滑片P向上滑动时,灯泡消耗的功率变小解析设变压器的输入电压为U1,输出电压为U2。若P不动,滑片F向下移动时,输入电压U1不变,根据电压与匝数成正比得U1U2=n1n2,由于n2减小,故输出电压U2也减小。故灯泡消耗的功率减小,V2的示数也变小。故A正确,B错误;若F不动,根据电压与匝数成正比得U1U2=n1n2,输入电压U1不变,则输出电压U2也不变。滑片P向上滑动时,电阻R减小,根据闭合电路欧姆定律,干路电流增大,小灯泡中电流、电压都增大,灯泡消耗的功率变大;由U=U2-UL可知电压表V2读数减小。故CD错误。故选A。答案A