专题分层突破练10 恒定电流和交变电流A组1.(2021浙江高三模拟)如图所示,国内首台10×106W海上风电机组在福建福清兴化湾二期海上风电场成功并网发电,是目前我国自主研发的单机容量亚太地区最大、全球第二大的海上风电机组。若已知该风力发电机的年均输出功率为设计功率的55%,每户家庭月均耗电200kW·h,则一台发电机可供大约多少户家庭用电( ) A.5000B.1万C.2万D.4万2.(2020江苏卷)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器( )A.是一种降压变压器B.能测量直流电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流3.(2021山东高三模拟)如图所示,R1为定值电阻、R为滑动变阻器、C为电容器,闭合开关S,当滑片P向上移动时,下列说法正确的是( )A.电流表A1的示数增大B.电流表A2的示数减小C.电容器C的带电荷量减小D.电源内阻r上消耗的电功率增大4.(2020北京卷)如图所示,理想变压器原线圈接在u=Umsin(ωt+φ)的交流电源上,副线圈接三个阻值相同的电阻R,不计电表内电阻影响。闭合开关S后( )
A.电流表A2的示数减小B.电压表V1的示数减小C.电压表V2的示数不变D.电流表A1的示数不变5.(2021江苏南通高三二模)如图所示为远距离输电的原理图,发电机输出电压不变,升压变压器、降压变压器均为理想变压器,降压变压器的原、副线圈匝数之比为n。若用户负载发生变化,电压表V的示数变化ΔU,电流表A的示数变化ΔI,=k。则两变压器间输电线的总电阻R等于( )A.nkB.C.n2kD.6.(2021河北高三模拟)我们可以用某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻,而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例,模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关S,测试者两手分别握两手柄A、B,则( )A.体型相近的两人相比,脂肪含量高者对应的电流表示数较大,电压表示数较小B.体型相近的两人相比,脂肪含量高者对应的电源效率高C.体型相近的两人相比,脂肪含量高者对应的电源输出功率大D.当A、B间电阻逐渐增大时,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值也随之增大7.(2021辽宁锦州高三一模)如图甲所示为一台小型旋转电枢式交流发电机的构造示意图,内阻r=1Ω,外电路电阻R1=R2=18Ω,电路中其余电阻不计。发电机的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=10,转动过程中穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化,如图乙所示,取π=3.14,则( )A.t=1.57×10-2s时,该小型发电机的电动势为零B.t=3.14×10-2s时,矩形线圈转到中性面位置C.串联在外电路中的交流电流表的示数为2AD.感应电动势的最大值为20VB组8.(多选)(2020浙江卷)如图所示,系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机,旋翼由电动机带动。现有质量为20kg、额定功率为5kW的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上
升,经过200s到达100m高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为400V,若不计电缆的质量和电阻,忽略电缆对无人机的拉力,则( )A.空气对无人机的作用力始终大于或等于200NB.直流电源对无人机供电的额定电流为12.5AC.无人机上升过程中消耗的平均功率为100WD.无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功9.(多选)(2021辽宁朝阳高三一模)如图所示,理想变压器的原线圈与稳定的正弦交流电源相连(电源内阻不计),原副线圈匝数比为n1∶n2,电压表和电流表均为理想电表,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,当滑片向左滑动时,电压表、电流表的示数变化分别用ΔU1、ΔU2、ΔI1、ΔI2表示,以下说法正确的是( )A.=R1B.=R2C.=2R2D.=2R110.(多选)(2021山西高三模拟)家用灯暖型浴霸的电路如图所示,其中照明灯额定电压为220V、额定功率为44W;四只相同的取暖灯额定电压均为220V、额定功率均为440W;排气扇电机的内阻为1.2Ω。当将浴霸接入u=220sin100πt(V)的交流电路中时,闭合全部开关后各用电器均正常工作,此时通过保险丝的电流为8.6A。以下判断正确的是( )A.交变电流的频率为50HzB.排气扇电机的输出功率为88WC.闭合全部开关,浴霸的总功率为2675WD.只闭合S1、S4,通过保险丝的电流为0.6A11.(2021江苏滨海中学高三一模)交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理如图所示,传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为E,内阻为r,电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变大,电流表的示数变小B.电压表的示数变小,电流表的示数变小C.酒精气体浓度越大,电源的输出功率越大D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变12.(2021河北高三模拟)如图所示的电路,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略,R1、R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器,A1、A2为理想电流表,V1、V2、V3为理想电压表。闭合开关后,I1、I2分别表示两个电流表的示数,U1、U2、U3分别表示三个电压表的示数。现将滑动变阻器R4的滑片稍向上滑动一些,ΔI1、ΔI2分别表示两个电流表示数变化的大小,ΔU1、ΔU2、ΔU3分别表示三个电压表示数变化的大小。下列说法正确的是( )A.U2变小B.变小C.ΔU2小于ΔU3D.大于13.(2021北京海淀区高三一模)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1,原线圈接在u=Umcos(ωt+φ)的交流电源上,副线圈接一定值电阻R0和滑动变阻器R,电流表、电压表均为理想交流电表。当滑动变阻器R的滑片由a端向b端缓慢滑动时,下列说法正确的是( )A.电流表A1、A2的示数之比为2∶1B.电压表V1、V2的示数之比为1∶2C.滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小D.原线圈的输入功率可能减小专题分层突破练10 恒定电流和交变电流1.C 解析根据能量守恒定律有ηPt=nW,代入相关参数可得55%×10×106×365×24×60×60J=12×200×3.6×106nJ,解得n=2×104,故选C。2.D 解析原线圈匝数少,副线圈匝数多,由可得,是升压变压器,选项A错误;电流互感器的原理是电磁感应,不能测量直流电路的电流,选项B错误;变压器不改变电流的频率,原、副线圈电流的频率相同,选项C错误;由可得,副线圈电流小于原线圈电流,选项D正确。3.B 解析滑片向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,整个电路电阻增大,干路电流减小,A1示数减小,A错误;内电压减小,外电压增大,R1两端的电压增大,则通过R1的电流增大,而干路电流减小,则A2的示数减小,B正确;电容器两端的电压增大,所以电容器的带电荷量增大,C错误;通过内电阻的电流减小,则由P=I2r可知,电源内阻消耗的电功率减小,D错误。
4.A 解析开关S闭合时,副线圈总的电阻减小,由于变压器的匝数比和输入的电压都不变,所以输出的电压也不变,即V1示数不变,但因副线圈的总电阻减小,则副线圈的总电流增大,则原线圈的电流增大,故A1的示数变大,选项B、D错误;由于副线圈的电流增大,故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大,而副线圈的总电压不变,所以副线圈并联部分的电压减小,即V2的示数减小,故电流表A2的示数减小,选项A正确,C错误。5.C 解析电压表V的示数变化ΔU,则降压变压器的原线圈两端电压变化了nΔU,电流表A的示数变化ΔI,则流过R的电流变化了,所以两变压器间输电线的总电阻R==n2k,故选C。6.B 解析体型相近的两人相比,脂肪含量高者电阻较大,图乙是串联电路,总电阻增大,电流减小,AB两端电压增大,电源效率η=×100%,路端电压U随外电阻R外增加而增大,因此脂肪含量高者对应的电源效率高,电源输出功率与外电阻和电源内阻的关系有关,外电阻与电源的内阻越接近,电源输出功率越大,本题中未给出外电阻与电源内阻的关系,故无法判断谁对应的电源输出功率大,A、C错误,B正确;电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值为=R+r,其大小不变,D错误。7.D 解析t=1.57×10-2s时,磁通量Φ的变化率最大,该小型发电机的电动势为最大,A错误;t=3.14×10-2s时,磁通量Φ的变化率最大,磁场与线圈平面平行,B错误;从Φ-t图线可以看出Φmax=1.0×10-2Wb,T=3.14×10-2s,ω=,感应电动势的最大值为Emax=nωΦmax=20V,电路中电流最大值为Imax==2A,串联在外电路中的交流电流表的读数为I=A,C错误,D正确。8.BD 解析无人机从静止起飞到空中悬停,一定会有加速和减速过程,减速过程加速度向下,根据牛顿第二定律,mg-F=ma,无人机所受重力大于空气对无人机的作用力,根据牛顿第三定律,空气对无人机的作用力等于无人机对空气的作用力,无人机对空气的作用力有可能小于200N,选项A错误;额定电流I=A=12.5A,选项B正确;根据动能定理,P机t-mgh=0,平均功率P机=W=100W,由于有热量产生,所以无人机消耗的平均功率P=P机+P热,大于100W,选项C错误;无人机在升空和悬停阶段,无人机对空气的作用力推动空气运动,对空气做功,选项D正确。9.AD 解析正弦交流电源电压稳定,有u=+U1,|ΔU1|=|ΔUR1|,所以有==R1,根据变压器的规律可知,理想变压器原、副线圈电压变化量之比,原、副线圈电流变化量之比,所以有=2=2R1,A、D正确,B、C错误。10.AD 解析根据u=220sin100πt(V),可得交变电流的频率为f=Hz=50Hz,A正确;照明灯电流I1==0.2A,取暖灯电流I2==2A,则通过排气扇的电流为I3=I-I1-4I2=0.4A,排气扇电机的输出功率为P=I3U-r=87.808W,排气扇功率P3=I3U=88W,故浴霸的总功率为P总=44W+4×440W+88W=1892W,B、C错误;只闭合S1、S4,通过保险丝的电流为I'=I1+I3=0.6A,D正确。11.D 解析由于传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,而酒驾驾驶员吹气时,酒精浓度大,R变小,由闭合电路的欧姆定律可知I=,U=E-I(R0+r),可知电流表示数变大、电压表示数变小,A、B错误;电源的输出功率关于外阻R外的图象如图所示,由图可看出当R外=r时电源的输出功率最大,而酒精气体浓度越大则R+R0越小,若开始时有R+R0>r,则随着R减小电源的输出功率增大,若R+R0<r,则随着R减小电源的输出功率减小,C错误;根据闭合电路的欧姆定律有E=U1+I1(r+R0),E=U2+I2(r+R0),整理后有=r+R0,则无论R怎么变,电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,D正确。
12.C 解析滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器R4接入电路的电阻变大,由“串反并同”可知U2变大,A错误;由欧姆定律可知=R3+R4,R4接入电路的阻值变大,所以变大,B错误;电压表V2的示数等于电阻R3和R4两端的电压之和,R4接入电路阻值变大,电压表V2的示数变大,由于总电流变小,但是流过R2的电流变大,所以流过电阻R3的电流变小,电阻R3两端的电压变小,所以ΔU3大于ΔU2,C正确;由闭合电路欧姆定律分析可知=r,=r+R1,所以小于,D错误。13.C 解析根据原副线圈电压与匝数成正比得,故B错误;由理想变压器输入功率和输出功率相等可得U1I1=U2I2,则,A错误;当滑动变阻器R的滑片由a端向b端缓慢滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小,由于输入电压不变,所以输出电压也不变,则滑动变阻器R消耗的功率P=2R=,则当R=R0时,滑动变阻器R消耗的功率最大,故滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小,也可能一直增大,C正确;由于理想变压器输入功率和输出功率相等,理想变压器输入功率随着输出功率的变化而变化,可能先增大后减小,也可能一直增大,D错误。
