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专题四 电路与电磁感应
4.1 直流电路和交流电路
【命题分析】
直流电路主要在电学实验的考查,和电磁感应相结合的考查。交流电路考查主要在交变电
流的产生原理,变压器和远距离输电的原理考查。
【素养要求】
1.会用闭合电路欧姆定律分析电路各部分之间的相互关系。
2.能利用能量守恒定律和焦耳定律分析电学中的能量转化问题。
3.掌握交变电流的产生和描述、四值的特点和相关计算。
4.理解变压器的原理,会分析交流电路的动态变化以及远距离输电问题。
1.(2025·浙江·高考真题)有关下列四幅图的描述,正确的是( )
A.图1 中,
B.图2 中,匀速转动的线圈电动势正在增大
C.图3 中,电容器中电场的能量正在增大
D.图4 中,增大电容C,调谐频率增大
【答案】C
【解析】A.理想变压器原副线圈与匝数的关系为
,A 错误;
B.从图2 所示位置转动至线框与磁感线垂直的过程中,逐渐转向中性面,因此线框中的电
动势逐渐减小,B 错误;
C.电容器中电场强度方向竖直向上,因此下极板带正电,上极板带负电,根据线圈的磁场
方向结合安培定则可知电流流向正极板,因此电容器正在充电,电场的能量正在增大,C
1
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正确;
D.电容C 增大,根据电磁振荡的频率
可知调谐频率减小,D 错误。
故选C。
2.(2024·天津·高考真题)某同学研究闭合电路的规律。
(1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P 与外电路电阻关系图像,如图所示,则
P 的峰值对应的外电路电阻值R 应 电源内阻r(填“大于”、“小于”或“等
于”);
(2)测定电源的电动势和内阻,可供选用的器材有:
A.电压表:(量程
,内阻约为
)
B.电流表:(量程
,内阻约为
)
C.滑动变阻器:(最大阻值
,额定电流
)
D.滑动变阻器:(最大阻值
,额定电流
)
E.待测电源:(电动势约为
,内阻约为
)
F.开关、导线若干
(i)实验中所用的滑动变阻器应选 (填器材前字母代号);
(ii)实物电路如图所示,单刀双掷开关
可分别与1、2 端闭合,为使电源内阻的测量结
果更接近真实值,
应与 端闭合。
2
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【答案】(1)等于
(2) C 2
【解析】(1)电源输出功率
则当R=r 时电源输出功率P 最大;
(2)(i)[1]实验中所用的滑动变阻器应选阻值较小的C 即可;
(ii)[2]电压表内阻远大于电源内阻,应采用相对电源的电流表外接法,使电源内阻的测
量结果更接近真实值,
应与2 端闭合。
重点一直流电路的分析与计算
1.闭合电路欧姆定律的三个公式
3
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(1)E=U 外+U 内(任意电路);
(2)E=U 外+Ir(任意电路);
(3)E=I(R+r)(纯电阻电路)。
2.动态电路分析的三种方法
程序法
部分电路阻值变化→电路总电阻R 总变化→干
路电流I 变化→路端电压U 端变化→各支路电
流、电压变化,即R 局{
增大
减小→R 总{
增大
减小→I 总
{
减小
增大→U 端{
增大
减小→{
I 支
U 支
串反并
同法
所谓“串反”,即某一电阻阻值增大(减小)
时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两
端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并
同”,即某一电阻阻值增大(减小)时,与它并
联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、
电功率都增大(减小)
极限法
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,
可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,使
滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去
讨论
3.电容器的特点
(1)只有当电容器充、放电时,电容器所在支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器所在
的支路相当于断路。
(2)电路稳定时,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,电容器两端
的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
例题1. 为实现“双碳”目标,我国大力发展新能源汽车。某品牌新能源电动汽车动力电池
额定电压为364 V,额定容量是131 A⋅h,图为该汽车在充电过程的显示表。若在测试路面
上汽车每公里消耗0.1 kW⋅h。下列说法正确的是( )
4
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A.A⋅h 是能量的单位
B.显示表中的充电电量是指电荷量
C.当前充电的电荷量约为2.4 × 104 C
D.汽车充满电后在测试路面上能行驶约477 公里
【答案】D
【解析】A.A⋅h 是电量的单位,选项A 错误;
B.显示表中的充电电量是指电能,选项B 错误;
C.当前充电的电荷量约为
选项C 错误;
D.汽车充满电后在测试路面上能行驶路程为
选项D 正确。
故选D。
训练1. 热水器中,常用热敏电阻实现温度控制。如图是一学习小组设计的模拟电路,
为加热电阻丝,
为正温度系数的热敏电阻(温度越高电阻越大),C 为电容器。S 闭合
后,当温度升高时( )
A.电容器C 的带电荷量减小
B.灯泡L 变暗
C.电容器C 两板间的电场强度增大
D.
消耗的功率增大
【答案】C
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【解析】AB.由电路图可知,
与
串联,再与L 并联,S 闭合后,当温度升高时,
的
电阻越大,外电路的总电阻越大,根据闭合电路欧姆定律
可知干路中的总电流I 减小,根据
可知路端电压
增大,即灯泡L 两端的电压增大,根据
可知流过灯泡的电流增IL大,故灯泡变亮;根据
可知流过
的电流
减小,根据
可知
两端的电压
减小,根据
可知
两端的电压
增大,即电容器两端的电压增大,根据
可知电容器所带的电量增大,故AB 错误;
C.根据
可知电容器C 两板间的电场强度增大,故C 正确;
D.根据
可知
消耗的功率减小,故D 错误。
故选C。
重点二 直流电路的最大功率
1.当R 一定时,由P=I2R 知,I 越大,P 越大。
2.当r 一定、R 变化时,P 出随R 的变化情况可通过下面两个图像进行分析。
P 出-R 图像
P 出-I 图像
P 出=
E
2
(r + R )
2R
P 出=EI-I2r
6
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短路:I= E
r ,P 出=0
断路:I=0,P 出=0
当R=r 时,P 出最大,
P 出= E
2
4 r
短路:I= E
r ,P 出=0
断路:I=0,P 出=0
当I= E
2r 时,P 出最大,P 出= E
2
4 r
例题2. 如图所示为某电源输出功率P 随外电路电阻R 变化规律的图像,图中所标物理量已
知,则( )
A.电源的内阻为
B.电源的电动势为
C.电源短路时的电流为
D.电源的最大输出功率为
【答案】A
【解析】A.由
解得
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选项A 正确;
B.由
解得
选项B 错误;
C.电源短路时的电流
选项C 错误;
D.电源的最大输出功率
选项D 错误。
故选A。
训练2. 新能源汽车对电池的性能要求非常高,某国产品牌汽车工程师对新款新能源汽车的
直流蓄电池进行性能测试,测试过程中某电池组系统的
图像如图所示,其中P 为该
电池组的输出功率,I 为流过电池组的电流,下列说法正确的是( )
A.电池组的电动势为24V
B.电池组的内阻为1Ω
C.电池组的短路电流为12A
D.电池组的最大输出功率为72W
【答案】D
【解析】AB.设该蓄电池的电动势为E,蓄电池的内阻为 r,则
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变形可得
结合图像可知,该蓄电池的内阻为
该蓄电池的电动势为
故AB 错误;
C.该蓄电池短路时,电流最大,最大电流为
故C 错误;
D.由
可知当
最大输出功率为
故D 正确。
故选D。
重点三 交变电流的产生与描述
1.有效值的计算
(1)正弦式交变电流:E= Em
√2
,I= I m
√2
,U=U m
√2
。
(2)非正弦式交变电流:计算有效值时,要根据电流的热效应,即“一个周期”内“相同电
阻”上产生“相同热量”,然后分段求和列式,求得有效值。
2.正弦式交流电“四值”的应用
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表达式
应用
最大值
Em=nBSω
计算电容器的耐压值
瞬时值
e=Emsin ωt
计算某时刻所受安培力
有效值
E= Em
√2
电表的读数及计算电热、电功及
保险丝的熔断电流
平均值
E=n ΔΦ
Δt
计算通过导体的电荷量
例题3. 图甲为高空风力交流发电机,图乙为其发电原理的示意图,输出端A、C 接一灯泡
(图中未画出)。发电期间,灯泡正常发光,
时刻,线圈abcd 转至与中性面垂直的水
平位置。下列说法正确的是( )
A.每转一圈,线圈中的电流方向改变一次
B.
时刻,ab 边受到方向竖直向下的安培力
C.
时刻,穿过线圈的磁通量的变化率最小
D.若线圈转动的角速度大小为
,则线圈中电流的频率为
【答案】B
【解析】A.每转一圈,线圈中的电流方向改变两次,故A 错误;
B.根据安培定则可知,
时刻,
边的电流方向从
点到
点,根据左手定则可知,
此时
边受到方向竖直向下的安培力,故
正确;
C.
时刻,
、
边的速度方向均与磁感线方向垂直,线圈产生的感应电动势最大,
根据法拉第电磁感应定律可知,此时穿过线圈的磁通量的变化率最大,故C 错误;
D.若线圈转动的角速度大小为
,则线圈中电流的频率
故
错误。
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故选B。
训练3. 图甲为交流发电机的示意图,磁场可视为水平方向的匀强磁场,线圈绕垂直于磁场
的水平轴
沿逆时针方向匀速转动,电阻
,其余电阻均忽略不计。从图示位置
开始计时,电阻R 两端电压随时间变化的图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.发电机工作原理是电流的磁效应
B.
时,电路中电流的大小为1A
C.电阻R 中的电流方向每秒钟变化50 次
D.线圈中产生的电动势瞬时值表达式为
【答案】D
【解析】A.交流发电机的工作原理是电磁感应,故A 错误;
B.
时,线圈产生的感应电动势瞬时值
感应电流的瞬时值
故B 错误;
C.交流电的周期
,一个周期内电流方向改变2 次,则每秒钟电流方向变化100 次,
故C 错误;
D.线圈从此位置开始计时,产生的交流电电动势
故D 正确。
故选D。
难点一 理想变压器及远距离输电问题
1.理想变压器问题
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(1)三个不变:功率不变;磁通量的变化率不变;周期和频率不变。
(2)决定关系:输出功率决定输入功率;输入电压决定输出电压;输出电流决定输入电流。
2.远距离输电问题
(1)理清三个回路
(2)抓住两个联系
①理想的升压变压器中线圈1(匝数为n1)和线圈2(匝数为n2)中各个量间的关系是U 1
U 2
=n1
n2
,
I 1
I 2
=n2
n1
,P1=P2。
②理想的降压变压器中线圈3(匝数为n3)和线圈4(匝数为n4)中各个量间的关系是U 3
U 4
=n3
n4
,
I 3
I 4
=n4
n3
,P3=P4。
(3)掌握一个守恒,能量守恒关系:P1=P 损+P3。
3.输电线路功率损失的四种计算方法
P 损=P1-P4
P1为输送的功率,P4为用户得到的功率
P 损=I 线
2R 线
I 线为输电线路上的电流,R 线为输电线
路总电阻
P 损=( ΔU )
2
R线
ΔU 为输电线路上损失的电压,不要与
U2、U3相混
P 损=ΔU·I 线
例题4. 利用可控硅电子元件可以对正弦交流电进行调节,这种技术在调光台灯等家用电器
中有着广泛的应用。图甲是正弦交流电经过调节后电压
随时间变化的图像(图像为正弦
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曲线的部分,图中
、
已知),图乙是某调光台灯的电路简化图,图中变压器为理想变
压器,原、副线圈的匝数比为
。已知当变压器原线圈中输入图甲所示的交流电时,额
定功率为
的调光台灯恰正常发光,则下列说法正确的是( )
A.调光台灯的额定电压为
B.通过变压器原线圈中的电流为
C.若仅使输入的交流电的周期减小,调光台灯不可正常发光
D.若仅使交流电电压的最大值增大,调光台灯仍可正常发光
【答案】B
【解析】A.设图甲所示的交变电压的有效值为
,则有
解得
设灯泡的额定电压为
,则有
解得
A 错误;
B.据理想变压器输入功率等于输出功率,则有
结合上述结论解得
B 正确;
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C.若通过调节,仅使交流电的周期变化,其他不变,并不会改变电压的有效值与输出功率,
调光台灯仍正常发光,C 错误;
D.若仅使交流电电压的最大值增大,则输入电压有效值会相应增大,调光灯的功率将大
于正常发光的功率,调光灯不能处于“正常发光”状态,D 错误。
故选B。
训练4. 某小型水电站向外输送电能的示意图如图甲所示,发电机的内部原理简化图如图乙
所示。图甲中,输电线总电阻为r,升压变压器原、副线圈匝数分别为
、
。降压变压
器原、副线圈匝数分别为
、
(变压器均为理想变压器)。图乙中,ABCD 是面积为S
的矩形线圈,线圈共N 匝,线圈保持匀速转动,转动周期为T,匀强磁场磁感应强度B。
则下列说法正确的是( )
A.线圈匀速转动至图乙位置时,线圈的磁通量变化率最大
B.若升压变压器线圈
两端电压和用电器额定电压都是220V,需满足
C.升压变压器线圈
应当用比线圈
更细的导线绕制
D.不计发电机的内阻,发电机EF 处电压表的示数大小为
【答案】B
【解析】A.线圈匀速转动至图乙位置时,磁通量最大,磁通量变化率为零,A 错误;
B.升压变压器
,降压变压器
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其中
,
联立可得
,B 正确;
C.由
,
可知,故
,故升压变压器线圈
应当用比线圈
更粗的导线
绕制承载更大的电流,C 错误;
D.不计发电机的内阻,发电机EF 处电压表的示数大小为
,D 错误。
故选B。
难点二 等效电阻法
当理想变压器的副线圈接纯电阻元件时,可以把理想变压器(含副线圈中的元件)等效成
一个电阻来处理,设原、副线圈的匝数分别为n1、n2,原线圈输入电压为U1,电流为I1,
副线圈输出电压为U2,电流为I2,副线圈负载电阻为R,则等效电阻R 等效=U 1
I 1
=
n1
n2
U 2
n2
n1
I 2
=(
n1
n2
)2U 2
I 2
=(n1
n2
)2R。
例题5. 如图所示,理想变压器的原线圈与输出电压有效值恒定的正弦式交流电源相连(电
源内阻不计),电压表和电流表均为理想交流电表,R1为定值电阻,R2为最大阻值等于R1阻
值的滑动变阻器。滑动变阻器滑片向左滑过一段距离时,电压表、电流表的示数变化量分
别为ΔU、ΔI,则( )
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A.电流表的示数增大
B.R2两端的电压减小
C.
为定值
D.R2消耗的电功率变大
【答案】C
【解析】AB.设变压器原、副线圈匝数的比值为 k,通过原线圈的电流为
,原线圈两端
的电压为
,则副线圈两端的电压为
副线圈中的电流为
则变压器及其右侧回路的等效电阻
当滑动变阻器滑片向左滑动时,
增大,
增大,回路总电阻增大,电流表示数
减小,
两端的电压
减小,设正弦式交流电源输出电压有效值为
,原线圈两端电压
增大,副线圈两端电压即
两端电压
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增大。故AB 错误;
C.原线圈两端电压的变化量
定值电阻
两端电压变化量的绝对值
又
则
为定值。故C 正确;
D.将定值电阻
等效为电源内阻,当等效电阻阻值与电源内阻相等,即
时,滑动变阻器消耗的电功率最大,当滑动变阻器滑片向左滑动时,
增大,已知
而k 未知,无法确定滑动变阻器消耗的电功率如何变化。故D 错误。
故选C。
训练5. (多选)如图,理想变压器原、副线圈匝数比为
,输入端C、D 接入电压有
效值恒定的交变电源,灯泡
、
的阻值始终与定值电阻
的阻值相同。在滑动变阻器R
的滑片从a 端滑动到b 端的过程中,两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内,下列说法
正确的是( )
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A.
先变暗后变亮,
一直变亮
B.
先变亮后变暗,
一直变亮
C.电源的输出功率先增大后减小
D.电源的输出功率先减小后增大
【答案】AD
【解析】AB.副线圈的总电阻为
解得
则滑动变阻器R 的滑片从a 端滑到b 端过程中,副线圈的总电阻先增大后减小,根据等效
电阻关系有
则等效电阻先增大后减小,由欧姆定律有
,
先减小后增大,
先减小后增大,则
先变暗后变亮,根据
,
则滑动变阻器R 的滑片从a 端滑到b 端过程中,
逐渐减小,副线圈的电压
增大过程
中
增大;在副线圈的电压
减小过程中,通过
的电流为
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逐渐增大,则
越来越小,则
则
先变暗后变亮,
一直变亮,故A 正确,B 错误;
CD.对于等效后的电路为电源接灯泡
和等效电阻,由于灯泡的电阻与定值电阻
,所
以电源的输出功率为
由于电源的有效值恒定,而滑动变阻器R 的滑片从a 端滑到b 端过程中,等效电阻先增大
后减小,所以输出功率先减小后增大,故C 错误,D 正确。
故选AD。
(建议用时:30 分钟)
一、单选题
1.在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S,在滑动变阻器。
的
滑片向下滑动的过程中,关于电压表和电流表示数的变化情况的判断中正确的是( )
A.电压表示数不变
B.电流表示数减小
C.电源总功率增大
D.电源内阻消耗的电功率减小
【答案】C
【解析】AB.在滑动变阻器
的滑片向下滑动的过程中,
接入电路的阻值变小,即电
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路的总电阻变小,根据
可知电路的干路电流I 增大,根据闭合电路欧姆定律有
可知,电路的路端电压U 减小,即电压表示数变小,则定则电阻R 的电流
变小,根据
可知滑动变阻器
的电流
增大,即电流表示数增大,故AB 错误;
C.电源总功率
,干路电流I 增大,可知电源总功率增大,故C 正确;
D.电源内阻消耗的功率
,干路电流I 增大,可知电源内阻消耗的电功率增大,故D
错误。
故选C。
2.如图所示,理想变压器原线圈与理想电流表串联后接在
交流电源
上,变压器原,副线圈匝数比
,定值电阻
的阻值为
,电动机M 线圈的
电阻为
。调节变阻器
的阻值,当变阻器
接入电路的阻值为
时,电动机恰好正
常工作,此时电流表的示数为0.5A,下列说法正确的是( )
A.定值电阻
消耗的功率为11W
B.变压器的输入功率为77W
C.电动机消耗的功率为11W
D.电动机的输出功率为33W
【答案】D
【解析】A.电流表的示数为
,根据
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可得
定值电阻
消耗的功率为
A 错误;
B.变压器的输入电压为
变压器的输入功率为
B 错误;
CD.根据
可得变压器的输出电压为
电动机两端电压为
通过电动机的电流为
电动机消耗的功率为
电动机的输出功率为
C 错误,D 正确。
故选D。
3.如图所示为某科研小组研制的悬球式加速度仪,它可用来测定沿水平轨道运动的列车的
加速度。一金属球系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O 点。AB 是一根长为
的均匀电阻丝,金属丝与电阻丝接触良好,且摩擦不计。电阻丝的中心C 处焊接一根导线,
从O 点也引出一根导线,两线之间接入一个零刻度在中央、量程合适的理想电压表,金属
丝和导线电阻不计。图中虚线OC 与电阻丝AB 垂直,其长度
,电阻丝AB 接在电压
为
的直流稳压电源上,重力加速度
。整个装置固定在列车中,使AB 沿
着前进的方向。列车静止时,金属丝处于竖直方向。当列车向右做匀加速运动时,金属丝
将偏离竖直方向,电压表示数为负值,下列说法正确的是( )
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A.若电压表示数为正值时,该列车可能向左做匀减速运动
B.此装置能测得的最大加速度为
C.当列车以
的加速度向右运动时,金属丝将向左偏离竖直方向
D.当电压表的示数为2V 时,列车的加速度大小为
【答案】D
【解析】A.由题可知,当列车向右做匀加速运动时,金属丝将偏离竖直方向,电压表示
数为负值,此时加速度方向向右,当电压表示数为正值时,加速度方向向左,该列车可能
向左做匀加速运动或向右做匀减速运动,故A 错误;
BC.设金属丝与竖直方向的夹角为,对小球进行受力分析,小球受重力、金属丝的拉力,
其合力沿水平方向,大小为
根据牛顿第二定律可得
当金属丝摆到A 点或B 点时,加速度最大,此时
,
,
故BC 错误;
D.电压表所测电阻丝的长度
串联电路电流相等,有
则电压表的示数为
将
代入,可得
,故D 正确。
故选D。
4.2024 年10 月31 日,全球海拔最高的我国大唐八宿风电站正式并网发电。若输电线路示
22
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意图如图所示,风力发电机输出的正弦式交变电压为U1,输出功率为P0,输电线总电阻为
r,用户端的电压为U4,两变压器均为理想变压器,升压变压器原、副线圈的匝数比
,
降压变压器原、副线圈的匝数比
,则( )
A.用户端的电压
B.用户端的功率
C.输电线中的电流
D.输电线上损失的电压为
【答案】B
【解析】A.对升压变压器有
对降压变压器有
可得
又
则
故A 错误;
23
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B.对升压变压器有
对降压变压器有
可得
又
用户端的功率
可得
故B 正确;
C.输电线中的电流
故C 错误;
D.输电线上损失的电压
故D 错误。
故选B。
5.某同学用小型变压器
连接成如图所示的电路研究远距离输电,用户电阻和输电线
电阻均为
,小型正弦交流发电机输出电压为
且保持不变,升压变压器
原、副线圈匝
数比为
,降压变压器
原、副线圈匝数比为
,两变压器均为理想变压器,则
的输出
电压为( )
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A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】根据题意,升压变压器原副线圈电压与匝数关系
解得
降压变压器原副线圈电压与匝数关系
又
输电线回路满足
降压变压器副线圈回路满足
联立,解得
故选A。
6.如图甲所示,理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上,输入电压u 随时间t 变化的图
像如图乙所示,副线圈接规格为“6V,3W”的灯泡。若灯泡正常发光,下列说法正确的是
( )
A.原线圈两端电压的有效值为
B.原、副线圈匝数之比为1:4
C.原线圈的输入功率为12W
D.副线圈中电流的有效值为0.5A
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【答案】D
【解析】A.由题图知,原线圈电压最大值为
,则原线圈两端电压的有效值为
故A 错误;
B.由理想变压器电压与匝数关系可知
故B 错误;
C.理想变压器没有能量损失,原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率,即
故C 错误;
D.灯泡正常发光,所以副线圈中电流有效值为
故D 正确。
故选D。
7.如图所示,
是边长为
的等边三角形金属线框,处于磁感应强度大小为
、方向垂
直纸面向里的匀强磁场中,线框与理想变压器相连。已知变压器原、副线圈匝数分别为
和
,电表均为理想电表,不计线框的电阻。
时刻线框从图示位置绕轴以角速度
匀
速转动,下列说法正确的是( )
A.
时线框感应电动势最大
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B.电压表的示数为
C.若滑动变阻器
的阻值减小,则电流表示数将减小
D.若线框转动角速度加倍,则电流表示数变为原来的4 倍
【答案】B
【解析】A.
时线框垂直于磁场,磁通量最大,磁通量变化率为零,感应电动势为零,
故A 错误;
B.该线框在磁场中匀速转动产生正弦式交流电,其峰值为
其中
有效值为
变压器输入电压为
又
解得电压表的示数为
故B 正确;
C.因线框电阻不计,所以滑动变阻器
的阻值变化时,变压器输入电压
、输出电压
不变,若滑动变阻器
的阻值减小,则副线圈中的电流
增大,原线圈中的电流
也增大,
即电流表示数将增大,故C 错误;
D.若线框转动角速度加倍,由以上推导可知,变压器输出电压加倍,副线圈中的电流
加倍,原线圈中的电流
也加倍,即电流表示数加倍,故D 错误。
故选B。
8.如图所示,交流电电压
,滑动变阻器
(阻值
)的滑片处
27
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于某一位置时,理想交流电压表示数
,灯泡
(
,100W)、
(50V,
50W)均恰好正常发光。变压器为理想变压器,下列说法正确的是( )
A.变压器输出电压频率为100Hz
B.电阻
C.变压器原副线圈匝数比
D.若将滑动变阻器
触头向
端移动,灯泡
将会变暗
【答案】B
【解析】A.由
可知
,故变压器输出电压频率为
A 错误;
C.设变压器的输出电压为
,灯泡
正常发光,则
由题意可知变压器的输入电压为
故变压器原副线圈匝数比
,C 错误;
B.变压器的输出电流为
由
,可得
交流电源的电压有效值为
故电阻
的阻值为
B 正确;
28
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D.设副线圈总电阻为R,将变压器等效为一个电阻
,则有
故
若将滑动变阻器
触头向
端移动,则副线圈总电阻变大,故等效电阻变大
由
可知
减小,又因为
,故
变大,所以
变大,流过灯泡L1的
电流变大,灯泡
将会变亮,D 错误。
故选B。
二、多选题
9.如图所示,有一理想变压器,原、副线圈的匝数比为
,原线圈接一电压为
交流电,副线圈接有一个交流电流表和一个电动机,电动机线圈电阻为
R,当开关S 接通后,电流表读数为I,电动机带动一质量为m 的物块以速度v 匀速上升,
电动机内部摩擦均可忽略,下列判断正确的是( )
A.电动机两端电压为
,其消耗的电功率为
B.原线圈电流为
,变压器的输入功率为
C.副线圈电压的有效值为
,电动机的输入功率为
D.电动机的效率为
【答案】BD
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【解析】A.电动机电路属于非纯电阻电路,则欧姆定律不适用,因此电动机两端的电压
不是
,故A 错误;
B.根据
可知变压器原线圈电流为
电动机消耗的电功率为
则有变压器的输入功率为
故B 正确;
C.理想变压器的原线圈的电压有效值为
根据
可知变压器副线圈电压有效值为
电动机的输入功率大于
,故C 错误;
D.电动机的效率为
故D 正确。
故选BD。
10.如图所示,图甲中M 表示电动机,当滑动变阻器R 的滑片从一端滑到另一端的过程中,
两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2A 以下时,电
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动机没有发生转动,不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是( )
A.电路中电源电动势为3.6V
B.滑动变阻器的滑片向右滑动时,电压表V2的读数逐渐减小
C.电动机的线圈电阻为4
D.滑动变阻器的最大阻值为30
【答案】ACD
【解析】A.由电路图甲知,电压表V2测量路端电压,电路中电流增大时,内电压增大,
路端电压减小,所以图乙中最上面的图线表示V2的电压与电流的关系。此图线的斜率大小
等于电源的内阻,为
当电流 I=0.1A 时,U=3.4V,则电源的电动势
A 正确;
B.变阻器向右滑动时,R 阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压增大,则V2读数
逐渐增大, B 错误;
C.已知电流表读数在0.2A 以下时,电动机没有发生转动,此时电压表V1的示数即电动机
内阻两端的电压,根据欧姆定律可知,电动机的电阻
C 正确;
D.当I=0.1A 时,电路中电流最小,变阻器的电阻为最大值,所以
D 正确。
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故选ACD。
11.如图所示,电源电动势
,内阻
,电阻
,
,
,
是可变电阻,电容器电容
,a、b 分别为电容器上下两个极板,G 为灵敏电流表。
初始时开关
闭合、
断开,电路稳定,现将开关
也闭合直至电路再次稳定,则下列说
法正确的是( )
A.开关
闭合,
断开电路稳定时电容器
极板带正电
B.
闭合后,调节
使得上下两极板电势相等时
C.若
,则
闭合前后电路稳定时电源的输出功率相等
D.若
,则在整个过程中流过电流表的电荷量为
【答案】BCD
【解析】A.开关
闭合,
断开,图像可知电容器b 极板与电源负极相连,故b 极板带
负电,故A 错误;
B.电容器上下两极板电势相等时,则
两端电压相等,设
支路电压为U,则有
代入题中数据解得
故B 正确;
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C.未闭合
前,外电路电阻
此时电源输出功率
若
,闭合
后,外电路电阻
此时电源输出功率
则有
,故C 正确;
D.未闭合
前,电容器两端电压
若
,闭合
后,电源路端电压
则电容器两端电压
则在整个过程中流过电流表的电荷量为
故D 正确。
故选BCD。
12.如图所示电路中,电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在了图中,电压表和电
流表均为理想电表,当滑动变阻器
的滑片P 向a 端移动时,电压表V、
和
的示数分
别为U、
和
,三个电压表示数变化量的绝对值分别为
,
和
,电流表A 的
示数为I,电流表示数变化量的绝对值为
,以下说法中正确的是( )
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A.
增大,
不变
B.电源的总功率和效率均增大
C.
D.如果设流过电阻
的电流变化量的绝对值为
,流过滑动变阻器
的电流变化量
的绝对值为
,则
【答案】ACD
【解析】A.如图所示当滑动变阻器
是限流式接法,当滑片P 向
端移动时,滑动变阻器
电阻变大,由
可知
增大,根据闭合电路欧姆定律得
整理可得
则有
可知
不变,故A 正确;
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B.当滑动变阻器
的滑片P 向
端移动时,滑动变阻器
增大,电路中总电阻增大,总
电流减小,根据
可知电源的总功率减小;电源的效率为
由路端电压为
可知总电流减小时,路端电压
增大,电源的效率增大,故B 错误;
C.根据闭合电路欧姆定律
则
又
则
由串并联电路特点和欧姆定律可知
则
联立可得
故C 正确;
D.当滑动变阻器
的滑片P 向a 端移动时,
增大,电路中总电阻增大,根据闭合电路
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欧姆定律可知,总电流减小,路端电压增大;则通过
的电流减小,
两端电压减小,则
两端电压增大;通过
的电流等于通过电阻
电流和流过滑动变阻器
的电流之和,
且流过
的电流增大,流过滑动变阻器
的电流减小,所以
减小的量比
增大的量更大,
则为
故D 正确。
故选ACD。
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