1
9.恒定电流和交变电流
选择题:1~6 题每小题5 分,7~9 题每小题7 分,第10 题9 分,共60 分
基础巩固练
1.(2025 江苏梅村中学模拟)某城市新装了一批节能路灯,该路灯通过光控开关实现自动
控制:电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。其内部电路简化原理图如图所
示,电源电动势为E,内阻为r,RG为光敏电阻(光照强度增加时,其电阻值减小)。当随着傍
晚到来光照逐渐减弱时,则下列判断正确的是( )
A.A 灯变亮,B 灯变亮
B.A 灯变亮,B 灯变暗
C.电源的效率变小
D.RG上电流的变化量等于R0上电流的变化量
2.(2025 广西卷)如图电路中,材质相同的金属导体a 和b,横截面积分别为S1、S2,长度分
别为l1、l2。闭合开关后,a、b 中自由电子定向移动的平均速率之比为( )
A.l1∶2l2
B.2l2∶l1
C.l2S1∶2l1S2
D.2l2S2∶l1S1
3.(2025 北京卷)如图所示,交流发电机中的线圈ABCD 沿逆时针方向匀速转动,产生的电
动势随时间变化的规律为e=10sin(100πt) V,下列说法正确的是( )
2
A.该交变电流的频率为100 Hz
B.线圈转到图示位置时,产生的电动势为0
C.线圈转到图示位置时,AB 边受到的安培力方向向上
D.仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为10√2 V
4.(2025 江苏卷)用图示可拆变压器进行探究实验,当变压器左侧的输入电压为2 V 时,若
右侧接线柱选取“0”和“4”,右侧获得4 V 输出电压,则左侧接线柱选取的是( )
A.“0”和“2”
B.“2”和“8”
C.“2”和“14”
D.“8”和“14”
5.(2025 河北卷)2024 年底,世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁抽水蓄能电
站全面投产发电。如图所示,若该电站通过理想变压器调节输出电压U2时,输入电压U1
保持不变。已知副线圈总匝数为n,分接头1、2 间和2、3 间的线圈匝数n12=n23= n
10
,开
关S 接3 时输出电压的瞬时值u2=Umsin ωt,则S 接2 时u2-t 的图像为( )
3
6.(2025 安徽卷)某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比
n1∶n2=1∶3,○A为理想交流电流表。初始时,输入端a、b 间接入电压u=12√2sin(100πt)
V 的正弦式交变电流,变压器的滑动触头P 位于副线圈的正中间,电阻箱R 的阻值调为6
Ω。要使电流表的示数变为2.0 A,下列操作正确的是( )
A.电阻箱R 的阻值调为18 Ω
B.副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的1
3
C.输入端电压调为u=12√2sin(50πt) V
D.输入端电压调为u=6√2sin(100πt) V
综合提升练
7.(2025 湖南卷)如图所示,某小组设计了灯泡亮度可调的电路,a、b、c 为固定的三个触
点,理想变压器原、副线圈匝数比为k,灯泡L 和三个电阻的阻值均恒为R,交流电源输出
电压的有效值恒为U。开关S 与不同触点相连,下列说法正确的是( )
A.S 与a 相连,灯泡的电功率最大
4
B.S 与a 相连,灯泡两端的电压为kU
k
2+3
C.S 与b 相连,流过灯泡的电流为
U
(k
2+2) R
D.S 与c 相连,灯泡的电功率为
U
2
(k
2+1) R
8.(多选)(2025 河南信阳模拟)节能的LED 灯越来越普及,而驱动LED 发光需要恒流源。
如图所示,电路中的电压表、电流表都是理想电表,电源是一个恒流源(该恒流源输出的
电流大小、方向都不变),在改变R2的过程中,电压表V 的读数为U,电流表A 的读数为I,
电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,它们的变化量的绝对值分别为ΔU、ΔI、
ΔI1、ΔI2,以下说法正确的是( )
A.R1=U
I 1
,R2=U
I 2
B. ΔU
Δ I 1
= ΔU
Δ I 2
C. ΔU
Δ I = ΔU
Δ I 2
D.当R2=R1时,滑动变阻器R2消耗的电功率最大
9.(多选)(2025 云南卷)电动汽车充电桩的供电变压器(视为理想变压器)示意图如图所示。
变压器原线圈的匝数为n1,输入电压U1=1.1 kV;两副线圈的匝数分别为n2和n3,输出电压
U2=U3=220 V,当Ⅰ、Ⅱ区充电桩同时工作时,两副线圈的输出功率分别为7.0 kW 和3.5
kW,下列说法正确的是( )
5
A.n1∶n2=5∶1
B.n1∶n3=1∶5
C.变压器的输入功率为10.5 kW
D.两副线圈输出电压最大值均为220 V
培优拔高练
10.(多选)(2025 河北保定模拟)如图甲所示,在一理想变压器的电路中,L 为“6 V 6 W”
的灯泡,滑动变阻器R2的最大阻值为10 Ω,定值电阻R1=2 Ω,在M、N 两端接正弦式交变
电流(不计电源内阻),如图乙所示,当R2=6.5 Ω 时,小灯泡正常发光,则( )
A.M、N 两端接的交变电压瞬时值表达式为u=10√2sin 100πt (V)
B.变压器原、副线圈的匝数比为3∶5
C.小灯泡正常发光时变压器的输出功率最大
D.若滑动变阻器的滑片自左向右滑动(小灯泡不会烧坏),副线圈中的电流一直增大
6
参考答案
1.A 解析 光照逐渐减弱时,光敏电阻阻值增大,电路总电阻增大,总电流减小,内电压减
小,外电压增大,A 灯变亮,R0中的电流减小,R0两端的电压减小,又因为外电压增大,所以B
灯电压增大,所以B 灯变亮,故A 正确,B 错误;因为外电阻变大,根据η=
I
2 R
I
2( R+r )
=1-
r
R+r
,可知,电源的效率变大,故C 错误;对于R0支路,有ΔI0=ΔIB+ΔIG,其中ΔI0<0、ΔIB>0,所以|
ΔI0|<|ΔIG|,故D 错误。
2.B 解析 根据电阻定律R=ρ L
S ,可得Ra=ρ l1
S1
,Rb 总=2ρ l2
S2
,两支路并联,有IaRa=IbRb 总,结合
电流的微观表达式I=nqvS,对于同种材料n、q 相同,联立可得val1=2vbl2,即va
vb
= 2l2
l1
,故B
正确。
3.C 解析 根据题意可知,该交变电流的频率f= ω
2π
=50 Hz,故A 错误;线圈转到图示位置
时,磁场与线圈平面平行,磁通量最小,磁通量变化率最大,产生的感应电动势最大,故B 错
误;根据题意,由右手定则可知,线圈转到图示位置时,电流由B 到A,由左手定则可知,AB
边受到的安培力方向向上,故C 正确;根据题意,由交变电流最大值公式Em=NBSω 可知,
仅线圈转速加倍,电动势的最大值变为原来的2 倍,为20 V,故D 错误。
4.A 解析 根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数关系可知U 1
U 2
= n1
n2
,根据题中数据可
知U1=2 V,U2=4 V,n2=4,代入可得n1=2,故A 正确。
5.D 解析 开关S 接3 时,副线圈匝数n3=n- n
10 - n
10 = 4 n
5 , U 1
U 2
= n1
n3
,开关S 接2 时,副线圈
匝数n2=n- n
10 = 9n
10 , U 1
U 2' = n1
n2
,联立解得U2'=9
8U2,则S 接2 时u2=9
8Umsin ωt,D 项正确。
7
6.B 解析 输入电压峰值为Um=12√2 V,则输入电压有效值为U1=U m
√2
=12 V,滑动触头在
正中间,根据变压比可知,输出电压U2=0.5n2
n1
U1=18 V,若将电阻箱阻值调为18 Ω,则理想
交流电流表的示数为1.0 A,故A 错误;若将副线圈匝数调为总匝数的1
3
,根据变压比可知,
输出电压U2'=
1
3 n2
n1
U1=12 V,则副线圈电流变为I2'=U 2'
R
=2.0 A,故B 正确;输入端电压调
为u=12√2sin(50πt) V 时,其有效值不变,不会导致电流的变化,故C 错误;将输入电压峰值
减小一半,则输入电压有效值变为U1″=
1
2 U m
√2
=6 V,输出电压U2″=0.5n2
n1
U1″=9 V,副线圈
电流变为I2″=U 2″
R
=1.5 A,故D 错误。
7.B 解析 设变压器原、副线圈的电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,电压关系U 1
U 2
=k,电流关系I 1
I 2
= 1
k ,在原线圈中U1=U-I1R 原,在副线圈中U2=I2R,故灯泡两端电压U2=
U 1
k = U - I 1 R原
k
= U
k - I 2 R原
k
2
= U
k - U 2 R原
k
2 R
,整理后有k
2 R+ R原
k
2 R
U2=U
k ,即灯泡两端电压U2=
kRU
k
2 R+ R原
,故流过灯泡的电流为I2=U 2
R =
kU
k
2 R+ R原
,灯泡的电功率P=U2I2=
k
2U
2 R
(k
2 R+ R原)
2 ,由
于不知道k 的具体值,故无法判断原线圈所在回路的阻值R 原为何值时功率最大,故A 错
误;当开关S 与a 相连时,R 原=3R,故灯泡两端电压U2= kU
k
2+3
,故B 正确;当开关S 与b 相连
8
时,R 原=2R,故流过灯泡的电流为I2=
kU
(k
2+2) R
,故C 错误;当开关S 与c 相连时,R 原=R,故
灯泡的电功率P=
k
2U
2
(k
2+1)
2 R
,故D 错误。
8.ABD 解析 由部分电路的欧姆定律可知R1=U
I 1
,R2=U
I 2
,故A 正确;因为I 不变,I1的变化
量与I2的变化量绝对值相等,故B 正确;因为恒流源电流大小恒定,所以ΔI=0,故C 错误;
流经滑动变阻器R2的电流为I2=
R1
R1+ R2
I,滑动变阻器R2的功率为P2=I 2
2R2=I2
(
R1
R1
√R2
+√R2)
2
,故当R1=R2时,R2消耗的电功率最大,故D 正确。
9.AC 解析 根据理想变压器的电压比等于匝数比,可得
n1∶n2=U1∶U2=5∶1,n1∶n3=U1∶U3=5∶1,A 正确,B 错误;根据能量守恒定律,可知变压
器的输入功率等于总的输出功率,故P 输入=P 输出=7.0 kW+3.5 kW=10.5 kW,C 正确;输出
电压为交变电流的电压的有效值,根据正弦式交变电流的最大值与有效值的关系可知,两
副线圈输出电压最大值均为Um=220√2 V,D 错误。
10.ACD 解析 由题图乙可知,交变电压的最大值为10√2 V,周期T=0.02 s,频率f= 1
T
=50
Hz,ω=2πf=100π rad/s,原线圈接的交变电压瞬时值表达式为u=10√2sin 100πt (V),故A 正
确;小灯泡额定电流I2= P
U
=1 A,负载的总功率P2=6 W+12×6.5 W=12.5 W,电路总功率为
R1的功率加上负载的总功率,则有10 V×I1=I 1
2×2 Ω+12.5 W,解得I1=2.5 A,故变压器原、
副线圈的匝数比为n1∶n2=I2∶I1=2∶5,故B 错误;将变压器副线圈所在电路看成一个等
9
效电阻,则R 等=(
n1
n2)
2
(RL+R2),则变压器的输出功率为P 出=(
U MN
R等+ R1)
2
R 等=
U MN
2
R等+ R1
2
R等
+2 R1
,
根据数学知识可知,当R 等=R1时,变压器的输出功率最大,则有R 等=(
n1
n2)
2
(RL+R2)=R1,解得
R2=6.5 Ω,可知小灯泡正常发光时变压器的输出功率最大,故C 正确;滑片自左向右滑动
时,R2接入电路的阻值减小,等效电阻R 等减小,电路中的输入电压恒定,根据I1= U MN
R1+ R等
,可
知,原线圈电流一直增大,由于匝数保持不变,则副线圈中的电流也一直增大,故D 正确。
