第11講直流與交流電路問題限時：40分鐘一、選擇題(此題共16小題，其中1～8題為單項選擇，9～16題為多項選擇)1．(2023·四川師大二模)如下圖電路中，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，電阻R2、R3為定值電阻，R1為滑動變阻器，A、B為電容器的兩個極板。當(dāng)滑動變阻器R1處于某位置時，A、B兩板間的帶電油滴靜止不動。那么以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084229)(B)A．僅把R1的觸頭向右滑動時，電流表讀數(shù)減小，油滴向下運動B．僅把R1的觸頭向右滑動時，電流表讀數(shù)減小，油滴向上運動C．僅把兩極板A、B間距離減小，油滴向下運動D．僅把兩極板A、B間相對面積減小，油滴向下運動[解析]僅把R1的觸頭向右滑動時，R1增大，外電路總電阻增大，干路電流減小，路端電壓增大，那么電流表讀數(shù)減小。由E＝eq\f(U,d)分析可知，板間場強增大，油滴所受電場力增大，那么油滴向上運動。故A錯誤，B正確；僅把兩極板A、B間距離d減小，電容器的電壓不變，由E＝eq\f(U,d)分析可知，板間場強增大，油滴所受電場力增大，那么油滴向上運動。而電路其他局部不變，電流表讀數(shù)不變。故C錯誤；僅把兩極板A、B間相對面積減小，U和d不變，那么板間場強不變，油滴所受電場力不變，那么油滴仍保持靜止。電流表讀數(shù)不變。故D錯誤。2．(2023·河南省濟(jì)源市二模)如圖甲所示，在勻強磁場中，一巨型金屬線圈兩次以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的e－t圖象分別如圖乙中曲線a、b所示，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084230)(D)A．t＝0時刻穿過線圈的磁通量均為零B．曲線a表示的交變電流的頻率為25HzC．曲線b表示的交變電動勢有效值為15VD．曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為32[解析]在t＝0時刻，線圈一定處在中性面上，此時磁通量最大，故A錯誤；曲線a的交變電流的頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02)＝50Hz，故B錯誤；由圖可知，a的周期為2×10－2s；b的周期為3×10－2s，那么由n＝eq\f(1,T)可知，轉(zhuǎn)速與周期成反比，故曲線a、b對應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為32，曲線a表示的交變電動勢最大值是30V，根據(jù)Em＝nBSω得曲線b表示的交變電動勢最大值是20V，那么有效值為U＝eq\f(20,\r(2))V＝10eq\r(2)V；故C錯誤，D正確。3．(2023·山東省聊城市二模)如下圖，理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝2∶1，原線圈接正弦式交流電，副線圈接電動機，電動機線圈電阻為R，當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動機帶動一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升，假設(shè)電動機因摩擦造成的能量損失不計，那么圖中電壓表的讀數(shù)為eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084231)(A)A．4IR＋eq\f(mgv,I) B．eq\f(mgv,I)C．4IR D．eq\f(1,4)IR＋eq\f(mgv,I)[解析]電流與匝數(shù)成反比，副線圈的電流為2I，輸入功率等于副線圈消耗的功率：P＝(2I)2R＋mgv＝UI，所以電壓表的讀數(shù)U＝4IR＋eq\f(mgv,I)。應(yīng)選A。4．(2023·江西省二模)如下圖，理想變壓器原線圈兩端A、B接在電動勢為E＝8V，內(nèi)阻為r＝2Ω的交流電源上，理想變壓器的副線圈兩端與滑動變阻器Rx相連，變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2，當(dāng)電源輸出功率最大時eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084232)(D)A．滑動變阻器的阻值Rx＝2ΩB．最大輸出功率P＝4WC．變壓器的輸出電流I2＝2AD．滑動變阻器的阻值Rx＝8Ω[解析]當(dāng)外電路電壓等于內(nèi)電路電壓時電源輸出功率最大，即U1＝Ur，而且U1＋Ur＝8V，故U1＝4V，根據(jù)歐姆定律可得I1＝eq\f(Ur,r)＝2A，故根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可得副線圈中的電流為I2＝1A，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得副線圈兩端的電壓U2＝8V，故Rx＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(8,1)Ω＝8Ω，最大輸出功率為P＝U2I2＝8W，故D正確。5．(2023·江蘇省泰州市一模)如下圖電路，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R0為固定電阻，當(dāng)滑動變阻器R的觸頭向上移動時，以下論述正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084233)(B)A．燈泡L一定變亮 B．伏特表的示數(shù)變小C．安培表的示數(shù)變小 D．R0消耗的功率變小[解析]當(dāng)R的滑動觸點向上移動時，R變小，外電路總電阻變小，由閉合電路歐姆定律知，總電流I變大，電源的內(nèi)電壓變大，那么路端電壓變小，因此伏特表讀數(shù)變小。燈泡L的電壓減小，那么燈L一定變暗。故A錯誤，B正確；路中并聯(lián)局部電壓變小，通過L的電流減小，而總電流增大，那么安培表A的讀數(shù)變大，R0消耗的功率變大。故C、D錯誤。6．(2023·寧夏中衛(wèi)市一模)如下圖的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1n2＝221，原線圈接u1＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流電，電阻R＝10Ω，電流表、電壓表均為理想電表，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084234)(D)A．電壓表的讀數(shù)為10eq\r(2)VB．電流表的讀數(shù)為22AC．電阻R消耗的功率為10eq\r(2)WD．變壓器的輸出功率為10W[解析]輸入電壓的有效值為：U1＝eq\f(Em,\r(2))＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,22)×220V＝10V，故A錯誤；電流表的示數(shù)為：I2＝eq\f(U2,R)＝eq\f(10,10)A＝1A，故B錯誤；電阻消耗的功率為：P2＝U2I2＝10×1W＝10W，故C錯誤；理想變壓器的輸入電功率等于負(fù)載消耗功率，故為：P1＝P2＝10W，故D正確。7．(2023·山東省日照市二模)自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈。某自耦變壓器的電路如下圖，副線圈匝數(shù)可調(diào)。變壓器的線圈總匝數(shù)為1100匝，原線圈接在e＝220eq\r(2)sin100πtV的交流電源上。副線圈接阻值為44Ω的負(fù)載電阻，正常工作時消耗的功率為11W。負(fù)載電阻正常工作，那么以下說法正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084235)(C)A．副線圈的匝數(shù)是100匝B．通過原線圈的電流為5AC．副線圈的輸出電壓為22VD．副線圈上輸出電壓的頻率為5Hz[解析]原線圈兩端的電壓為：U1＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)得副線圈兩端的電壓為：U2＝eq\r(PR)＝eq\r(11×44)＝22V，根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，即eq\f(220,22)＝eq\f(1100,n2)，解得n2＝110匝，故A錯誤，C正確；根據(jù)輸入功率等于輸出功率P1＝P2＝11W，通過原線圈的電流I1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(11,220)＝0.05A，故B錯誤；根據(jù)交變電壓的瞬時值表達(dá)式知ω＝100π＝2πf，解得f＝50Hz，故D錯誤。8．(2023·河北省衡水中學(xué)二模)圖甲中理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為n1n2＝51，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)，原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，現(xiàn)將S1接1，S2閉合，此時L2正常發(fā)光，以下說法正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084236)(D)A．輸入電壓u的表達(dá)式為u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率將增大D．假設(shè)S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W[解析]從圖中可看出該交流電的最大值為20eq\r(2)V，周期為0.02s，根據(jù)交變電流的電動勢隨時間的變化規(guī)律e＝Emsinωt，其中ω＝eq\f(2π,T)，可知輸入電壓u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，A錯誤；只斷開S2，副線圈中電壓不變，兩燈泡的總電壓不變，總電阻增加，流過燈泡的電流減小，L1、L2不能正常發(fā)光，故B錯誤；只斷開S2，副線圈中電壓不變，電路總電阻增加，總電流減小，副線圈功率減小，理想變壓器輸入功率等于輸出功率，故原線圈的輸入功率減小，故C錯誤；根據(jù)理想變壓器原副線圈電壓之比U1∶U2＝n1∶n2，可知副線圈電壓的有效值為4V，假設(shè)S1接到2，副線圈的電壓仍不變，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可得電阻消耗的電功率為0.8W，故D正確。9．(2023·江蘇省泰州市一模)如圖甲，一理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為21，原線圈的電壓隨時間變化規(guī)律如圖乙所示，副線圈電路中接有燈泡，額定功率為22W；原線圈電路中接有電壓表和電流表。現(xiàn)閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光。假設(shè)用U和I分別表示此時電壓表和電流表的讀數(shù)，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084237)(ABD)A．燈泡的額定電壓為110VB．副線圈輸出交流電的頻率為50HzC．U＝220V，I＝0.2AD．原線圈輸入電壓的瞬時表達(dá)式為u＝220eq\r(2)sin100πtV[解析]有效值為：U＝eq\f(220\r(2),\r(2))＝220V，副線圈的電壓為：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝110V，那么A正確；原線圈的頻率為f＝eq\f(1,0.02)＝50Hz，變壓器不會改變頻率，故B正確；副線圈電流為：I2＝eq\f(22,110)＝0.2A，原線圈的電流為：I1＝eq\f(1,2)I1＝0.1A，那么C錯誤；ω＝2πf＝100π，瞬時表達(dá)式為：u＝220eq\r(2)sin100πtV，故D正確。10．(2023·山東省濰坊一模)如下圖，理想變壓器為降壓變壓器，原線圈通過燈泡L1與正弦式交流電相連，副線圈通過導(dǎo)線與兩個相同的燈泡L2和L3相連，開始時開關(guān)S處于斷開狀態(tài)。當(dāng)S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光。以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084238)(AB)A．燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等B．燈泡L2兩端的電壓變小C．燈泡L1變亮，燈泡L2的亮度不變D．變壓器原線圈的輸入功率不變[解析]當(dāng)S接通后，根據(jù)I1n1＝I2n2可知，因為是降壓變壓器，那么n1＞n2，那么I1＜I2，那么燈泡L1和L2中的電流有效值可能相等，選項A正確；當(dāng)S閉合后，輸出功率變大，輸出電流變大，變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以變壓器的輸入功率變大，輸入電流變大，燈泡L1的電壓增大，原線圈電壓減小，匝數(shù)不變故副線圈電壓減小，燈泡L2兩端的電壓變小，故B正確，燈泡L1變亮，L2變暗，故CD錯誤，應(yīng)選AB。11．(2023·河北省定州中學(xué)4月考)如下圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，電表均為理想表，電路正常工作。以下說法錯誤的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084239)(BD)A．當(dāng)滑片向左滑動時，電壓表的示數(shù)增大，但與外電阻不成正比B．當(dāng)滑片向左滑動時，電流表的示數(shù)減小，且與外電阻成反比C．當(dāng)滑片在最左端時，電壓表的示數(shù)不等于電動勢D．當(dāng)滑片在最右端時，電壓表的示數(shù)等于電動勢[解析]當(dāng)滑片向左滑動時，滑動變阻器連入電路的電阻增大，所以電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小，根據(jù)在最左端時，外電路電阻最大，由于電源內(nèi)阻的存在，電壓表的示數(shù)不等于電動勢，C正確，當(dāng)滑片在最右端，外電路電阻為零，但是由于內(nèi)阻的分壓，所以電壓表的示數(shù)不等于電動勢，D錯誤，應(yīng)選BD。12．如下圖，平行金屬板中帶電質(zhì)點P原處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，當(dāng)滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084240)(AD)A．電壓表讀數(shù)減小B．電流表讀數(shù)減小C．質(zhì)點P將向上運動D．R3上消耗的功率逐漸減小[解析]由圖可知，R2與滑動變阻器R4串聯(lián)后與R3并聯(lián)后，再與R1串聯(lián)接在電源兩端；電容器與R3并聯(lián)；當(dāng)滑片向b移動時，滑動變阻器接入電阻減小，那么電路中總電阻減??；由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大；路端電壓減小，同時R1兩端的電壓也增大；故并聯(lián)局部的電壓減小；由歐姆定律可知流過R3的電流減小，而流過并聯(lián)局部的電流增大，故電流表示數(shù)增大；因并聯(lián)局部電壓減小，而R2中電壓增大，故電壓表示數(shù)減小，A正確，B錯誤；因電容器兩端電壓減小，故電荷受到的向上電場力減小，那么重力大于電場力，合力向下，電荷向下運動，故C錯誤；因R3兩端的電壓減小，由P＝eq\f(U2,R)可知，R3上消耗的功率減?。还蔇正確。13．某發(fā)電機輸出的交流電壓如下圖，經(jīng)理想變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸送，最后經(jīng)理想變壓器降壓后輸送給用戶。那么以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084241)(BC)A．發(fā)電機輸出交流電壓的有效值為500VB．用戶獲得的交流電壓頻率為50HzC．假設(shè)增加用戶用電負(fù)載的數(shù)量，輸電線上損失的功率將增加D．假設(shè)增加升壓變壓器原線圈的匝數(shù)，輸電線上損失的功率將減小[解析]由圖象可知交流電的最大值為Um＝500V，故A錯誤；交流電壓的頻率在變壓和傳輸過程中是不變的，由圖象可知交流電的周期為0.02s，頻率為f＝1/T＝50Hz，B正確；假設(shè)增加用戶用電負(fù)載的數(shù)量，總電阻減小，電流增大，ΔP＝I2R知損失功率增大，故C正確；增大升壓變壓器原線圈匝數(shù)，輸出電壓U2減小，，損失的功率為ΔP＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(P,U2)))2R，損失功率增大，故D錯誤。14．(2023·河北省定州中學(xué)4月考)如圖甲所示，一個矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。線圈內(nèi)磁通量隨時間t的變化如圖乙所示，那么以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084242)(BC)A．t1時刻線圈中的感應(yīng)電動勢最大B．t2時刻ab的運動方向與磁場方向垂直C．t3時刻線圈平面與中性面重合D．t4、t5時刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同[解析]t1時刻通過線圈的磁通量最大，此時磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)等于零，故感應(yīng)電動勢為零，故A錯誤；t2時刻磁通量為零，線圈與磁場平行，故導(dǎo)線ab的速度方向跟磁感線垂直，故B正確；t3時刻線圈的磁通量最大，故此時線圈與中性面重合；故C正確；由圖可知t5時刻線圈中磁通量最大，此時磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)等于零，故沒有感應(yīng)電流，故D錯誤。所以BC正確，AD錯誤。15．(2023·河北省武邑中學(xué)一模)如圖甲所示是家用臺燈亮度調(diào)節(jié)原理圖，理想自耦變壓器的a、b間接入如圖乙所示正弦交流電壓。交流電流表A為理想電表，燈泡額定電壓為15V，額定功率30W(設(shè)燈泡的電阻值保持不變)，當(dāng)P在C處時燈泡正常發(fā)光。以下描述正確的有eq\x(導(dǎo)學(xué)號86084243)(AC)A．燈泡正常發(fā)光時變壓器線圈的總匝數(shù)與C點下方的匝數(shù)之比為44∶3B．當(dāng)燈泡正常發(fā)光時電流表的讀數(shù)為2AC．將調(diào)壓端的滑動觸頭P向下移動時，變壓器的輸入功率變小D．將調(diào)壓端的滑動觸頭P向下移動時，變壓器的輸入電壓變小[解析]由圖象知輸入電壓的有效值為220V，燈泡正常發(fā)光，副線圈電壓為15V，所以燈泡正常發(fā)光時變壓器初、次級線圈的匝數(shù)比eq\f(n1,n2)＝eq\f(44,3)，A正確；當(dāng)電燈正常發(fā)光時，電燈兩端電流I2＝eq\f(P,U)＝eq\f(30,15)A＝2A，那么變壓器初電流：I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(3,22)A，選項B錯誤；當(dāng)滑動觸頭向下移動，即n2減小時，電壓U2應(yīng)該減小，所以燈泡功率減小，那么變壓器的輸入功率變小，C正確；變壓器的輸入電壓只由發(fā)電機輸出電壓決定，與次級匝數(shù)無關(guān)，選項D錯誤；應(yīng)選AC。16．(2023·湖北省襄陽五中一模)如