专题11 恒定电流和交变电流(时间:45分钟 满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)1.(2022·北京东城模拟)我国家庭照明电路用的交流电的电压瞬时值随时间变化的规律为u=311sin100πt(V),关于此交流电下列说法中正确的是( )A.电压的最大值是311VB.电压的有效值是311VC.交流电的频率为100HzD.交流电的周期为100s2.(2022·河南开封一模)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R。电压表为理想电表,K为单刀双掷开关,当开关由1位置打到2位置时,下列说法中正确的是( )A.L1亮度不变,L2将变暗B.L1将变亮,L2将变暗C.电源内阻的发热功率将变小D.电压表读数将变小3.(2022·云南玉溪统考)如图所示,一理想变压器原副线圈的匝数比为1∶2;副线圈电路中接有灯泡,灯泡的额定电压为220V,额定功率为22W;原线圈电路中接有交流电压表和交流电流表。现闭合开关,灯泡正常发光。若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数,则( )A.U=110V,I=0.2AB.U=110V,I=0.05AC.U=110V,I=0.2AD.U=110V,I=0.2A4.(2022·江西联考)如图所示为某款电吹风的电路图。a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态。n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所示。下列说法正确的有( )热风时输入功率480W冷风时输入功率60W小风扇额定电压60V6\n正常工作时小风扇输出功率52WA.吹冷风时触片P与触点b、c接触B.可由表格中数据计算出小风扇的内阻为60ΩC.变压器两线圈的匝数比n1∶n2=13∶15D.若把电热丝截去一小段后再接入电路,电吹风吹热风时的功率将变小,吹冷风时的功率不变5.钳形电流表的外形和结构如图(a)所示。图(a)中电流表的读数为1.2A,图(b)中用同一电缆线绕了3匝,则( )A.这种电流表能测直流电流,图(b)的读数为2.4AB.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为0.4AC.这种电流表能测交流电流,图(b)的读数为3.6AD.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图(b)的读数为3.6A6.(2022·北京海淀模拟)一个直流电动机,线圈电阻是0.5Ω,当它两端所加电压为6V时,通过电动机的电流是2A。由此可知( )A.电动机消耗的电功率为10WB.电动机发热的功率为10WC.电动机输出的机械功率为10WD.电动机的工作效率为20%7.如图所示,变压器原、副线圈匝数比为2∶1。电池和交变电源的电动势都为4V,内阻均不计,电流表视为理想电表,变压器视为理想变压器,则下列说法正确的是( )A.S与a接通的瞬间,R中无感应电流B.S与a接通稳定后,R两端的电压为2VC.S与a接通稳定后,R的滑片向上滑,电流表的示数变小D.S与b接通稳定后,R两端的电压为2V8.(2022·东北三校第一次联考)如图所示,空间有范围足够大的匀强磁场,磁场方向竖直向下,在其间竖直放置两彼此正对的相同金属圆环,两环相距L,用外力使一根长度也为L的金属杆沿环匀速率运动,用导线将金属杆和外电阻相连,整个过程只有金属杆切割磁感线。已知磁感应强度大小为B,圆环半径为R,杆转动角速度为ω,金属杆和电阻的阻值均为r,其他电阻不计,则( )A.当金属杆从圆环最高点向最低点转动过程中,流过外电阻的电流先变大后变小6\nB.金属杆两端电压最大值为BLωRC.流过外电阻电流的有效值为D.流过外电阻电流的有效值为二、非选择题(本题共2小题,共36分)9.(18分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B,方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为R。求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F;(3)外接电阻上电流的有效值I。10.(18分)某发电站的输出功率为104kW,输出电压为4kV,通过理想变压器升压后向80km远处供电。已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×1Ω·m,导线横截面积为1.5×1m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求:(1)升压变压器的输出电压;(2)输电线路上的电压损失。6\n6\n答案与解析专题11 恒定电流和交变电流1.A 解析:闭合线圈从中性面开始计时,则其正弦交流电瞬时值表达式为u=Umsinωt与题中表达式比较可知照明电路交流电最大值为Um=311V,选项A正确;有效值为U有=V=220V,选项B错误;周期为T==0.02s,频率为f==50Hz,选项C、D错误。2.D 解析:开关在位置1时,外电路总电阻R总=R,电压表示数U=E=E,两灯电压U1=U2=E,电源内阻的发热功率为P热=。开关在位置2时,外电路总电阻R总'=R,电压表示数U'=E=E,灯泡L1的电压U1'=E,L2'的电压U2'=E,电源内阻的发热功率为P热'=,L1亮度不变,L2将变亮,故选项A、B错误;电源内阻的发热功率将变大,故C错误;由以上分析可知电压表读数变小,选项D正确。3.A 解析:灯泡正常工作时电压为额定电压U2=220V,I2=A=0.1A,根据解得U=U1=110V,根据解得I=I1=0.2A。本题只有选项A正确。4.A 解析:当电吹风吹冷风时,电路中只有小风扇工作,触片P与触点b、c接触,选项A正确;小风扇消耗的功率转化为机械功率和热功率,显然机械功率不为零,而60Ω是风扇消耗的电能全部转化为内能时的电阻,选项B错误;根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系可得,故选项C错误;根据公式P=可知电源电压不变,电阻越小,电功率越大,所以把电热丝截去一小段后再接入电路,电吹风吹热风时的功率将变大,选项D错误。5.C 解析:钳形电流表的工作原理是电磁感应,所以它只能测定交变电流,根据变压器的原理,I1n1=I0n0,其中n1指钳形电流表内部线圈的匝数,n0指待测电流导线的匝数,I0指外接电流。当在图(b)中用同一电缆线绕了n0'=3匝,则n0'=3n0,则满足I2n1=I0n0',解得I2=3I1=3.6A。6.C 解析:根据题意,电动机消耗的电功率P总=UI=12W,选项A错误;电动机发热的功率P内=I2R=2W,选项B错误;电动机输出的机械功率P机=P总-P内=10W,选项C正确;电动机的工作效率为η==83%,选项D错误。7.D 解析:在S与a接通的瞬间,由于电流由零突然变大,所以线圈中的磁通量会发生变化,副线圈中的R会有感应电流,故A错误;在S与a接通稳定后,电路中的电流稳定,磁通量不会发生变化,所以副线圈中不会有感应电流产生,电阻R两端的电压为0,所以B错误;在S与a接通稳定后,电路中的电流稳定,磁通量不会发生变化,所以副线圈中不会有感应电流产生,滑动滑片对原线圈无影响,故电流表示数不变,所以C错误;在S与b接通稳定后,由于b是交流电源,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压U2=U1=×4V=2V,所以D正确。8.C 解析:金属杆从圆环最高点向最低点转动的过程中,垂直磁场方向的分速度先减小再增大,可知流过外电阻的电流先减小再增大,选项A错误;金属杆在磁场中转动产生正弦交流电,最大值为Um=BLωR,则金属杆两端电压最大值为BLωR,选项B错误;流过外电阻的电流的有效值为I=,可知选项C正确、D错误。9.答案:(1)2NBl2ω (2) (3)解析:(1)bc、ad边的运动速度v=ω,感应电动势Em=4NBlv解得Em=2NBl2ω(2)电流Im=安培力F=2NBIml解得F=(3)一个周期内,通电时间t=TR上消耗的电能W=Rt且W=I2RT6\n解得I=10.答案:见解析解析:(1)设线路电阻为R,线路的损失功率为P损,线路的损失电压为U损,发电站的输出功率为P,升压变压器的输出电压为U。由电阻定律可求出输电线路的总电阻R=ρ=2.4×1Ω=25.6Ω输电线路损失的电功率为输出功率的4%,则P损=P×4%=4×105W由P损=I2R可求得输电线中通过的电流I=A=125A由P=UI可求得升压变压器的输出电压U=V=8×104V。(2)损失的电压U损=IR=125×25.6V=3200V。6
