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专题分层突破练10
恒定电流和交变电流
A 组基础巩固练
1.(2023 浙江6 月选考)我国1 100 kV 特高压直流输电工程的送电端用“整流”设备将交流变换成直
流,用户端用“逆变”设备再将直流变换成交流。下列说法正确的是( )
A.送电端先升压再整流
B.用户端先降压再变交流
C.1 100 kV 是指交变电流的最大值
D.输电功率由送电端电压决定
2.(多选)(2023 湖南岳阳二模)某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路故障,为了检测断路的位置,
实验小组设计了如图所示的电路,a、b、c、d、e 是滑动变阻器上间距相同的五个位置(a、e 为滑动
变阻器的两个端点)。实验小组将滑动变阻器的滑片分别置于a、b、c、d、x(x 是d、e 间某一位置)、
e 进行测量,把相应的电流表示数记录在下表中。已知定值电阻阻值为R,电源内阻和电流表内阻可忽
略。下列说法正确的是( )
滑片的位置
a
b
c
d
x e
电流表示数/A
1.80
0.90
0.60
0.45
1.80
A.滑动变阻器cd 间发生了断路
B.滑片在x 位置的电流表示数的可能值为0.85 A
C.滑片在x 位置的电流表示数的可能值为0.40 A
D.若滑动变阻器未断路时,其电阻丝的总电阻为4R
3.(2023 山东烟台模拟)如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中,电路与
圆环的接触点O 点固定,P 为电路与圆环良好接触的滑片,电源的电动势为E,内阻为r,闭合开关S,在
滑片P 缓慢地从m 点开始经n 点移到q 点的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都一直变大
B.灯L1先变暗后变亮,电流表的示数一直变小
C.灯L2先变暗后变亮,电压表的示数先变大后变小
D.电容器C 所带的电荷量先减少后增多
2
4.(多选)(2023 山东临沂模拟)如图甲所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1,电路中R1=100 Ω、
R2=15 Ω,滑动变阻器R 的最大阻值为15 Ω,图中电表均为理想交流电表,a、b 间的电压如图乙所示,下
列说法正确的是( )
A.该交变电流的频率为50 Hz
B.滑动变阻器的滑片向下滑动时,电压表的示数变大
C.滑动变阻器的滑片向下滑动时,电流表的示数变大
D.滑动变阻器接入电阻最大时,电流表的示数为1 A
5.(2023 山东聊城二模)国家为节约电能,执行峰谷分时电价政策,引导用户错峰用电。为了解错峰用
电的好处,建立如图所示的“电网仅为3 户家庭供电”模型,3 户各有功率P=3 kW 的用电器,采用两
种方式用电,方式一为同时用电1 小时,方式二为错开单独用电各1 小时。两种方式用电时输电线路
总电阻损耗的电能分别为ΔE1、ΔE2,若用户电压恒为220 V,不计其他线路电阻,则( )
A.两种方式用电时,电网提供的总电能之比为1∶1
B.两种方式用电时,变压器原线圈中的电流之比为1∶3
C. Δ E1
Δ E2
=3
D. Δ E1
Δ E2
=9
6.(多选)(2023 湖南长沙模拟)一理想自耦变压器如图所示,在A、B 间输入电压恒定的交变电流,P 为
滑片,初始位置位于副线圈C、D 的中点G,电流表A1和A2为理想电表,R 为定值电阻,下列说法正确
的是( )
A.若将滑片P 向上滑动,则电流表A1的示数变小
B.若将滑片P 向下匀速滑动,则输入功率均匀增大
C.若将滑片P 向下滑动到G、D 的中点,则电阻R 的功率将变为原来的1
4
3
D.若将滑片P 向上滑动到C、G 的中点,则电阻R 的功率将变为原来的4
9
B 组素能提升练
7.(2023 山东日照模拟)带有照明系统的电动装置电路如图所示,理想变压器原线圈的匝数为n1=220,
副线圈匝数分别为n2=50、n3=28,原线圈两端接入电压有效值为220 V 的交流电源,两副线圈分别连
接电动机M 和灯泡L,电动机M 线圈的电阻为5 Ω,灯泡L 的电阻为28 Ω。开关S 闭合时,电动机M
和灯泡L 都正常工作,理想电流表的示数为0.4 A。下列说法正确的是( )
A.开关S 闭合时,电动机M 中的电流为10 A
B.开关S 闭合时,电动机M 中的电流为1.76 A
C.开关S 断开后,电动机M 的总功率为60 W
D.开关S 断开前后,电流表的示数不变
8.(2023 山东模拟)如图所示,理想变压器原线圈的匝数n1=600,副线圈的匝数可调。原线圈串联一个
阻值r=4 Ω 的电阻和一个电流表,两端接在输出电压u=80√2sin 100πt (V)的交流电源上,副线圈接一
阻值R=9 Ω 的电阻。调节副线圈的匝数,当电阻R 消耗的功率P 最大时,下列说法正确的是( )
A.副线圈的匝数为900
B.电流表的示数为8 A
C.副线圈的匝数为1 350
D.电阻R 消耗的最大功率为450 W
9.(2023 安徽高三模拟)在如图甲所示的电路中,变压器为理想变压器,原、副线圈的匝数比为2∶1,电
压表和电流表均为理想电表,定值电阻R1=R2=10 Ω,M、N 输入如图乙所示的电压,T
2
~T 时间内为正
弦曲线,则电压表和电流表的示数分别为( )
A.16√3 V、2√3
5
A B.16 V、0.8 A
4
C.16 V、0.2 A
D.16√3 V、√3
5
A
10.(2023 湖南益阳模拟)在如图所示的电路中,正弦交流电源输出的电压有效值U 恒定,定值电阻
R0=40 Ω,变压器为理想变压器,导线电阻不计。当滑动变阻器的阻值调为R1=30 Ω 时,定值电阻与滑
动变阻器消耗的功率之比为1∶3;当滑动变阻器的阻值调为R2时,滑动变阻器消耗的功率最大。则
R2的值为( )
A.10 Ω
B.20 Ω
C.30 Ω
D.40 Ω
11.(2023 湖南怀化二模)为了激发同学们的学习兴趣和探究精神,某学校建有节能环保风力发电演示
系统,该系统由风力发电机、变压器和用户三部分构成,简易示意图如图所示。t=0 时刻,发电机线圈
所在平面与磁场方向垂直,风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以每秒50 转的转速转动,已知
发电机线圈面积为S=0.01
π
m2,匝数为N=100,内阻不计;匀强磁场的磁感应强度为B=√2
10
T。变压
器是理想变压器,原、副线圈的匝数比为n1∶n2=1∶4。在用户部分电路中电表均为理想电表,定值电
阻R1=R2=4 Ω,D 为理想二极管(该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大),则( )
A.发电机产生的瞬时电动势e=10√2sin 50πt (V)
B.电压表的示数为40√2 V
C.电流表的示数为5√2 A
D.原线圈的输入功率为800 W
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专题分层突破练10 恒定电流和交变电流
1.A 整流后,变压器不能升压,故送电端先升压再整流,选项A 正确;对于直流,变压器不能使用,
故用户端先变交流再降压,选项B 错误;1 100 kV 指直流电压,选项C 错误;输电功率由用户端功
率决定,选项D 错误。
2.CD 若滑动变阻器cd 间发生了断路,滑片在d 位置时电流应大于在c 位置时的电流,A 错误。
若x 在断路位置的下方,则滑动变阻器下方部分被接入电路,且总电阻大于滑片接d 位置时的电
阻,电流就比滑片接d 位置时的电流要小,所以电流表示数可能小于0.45 A;若x 在断路位置的上
方,则滑动变阻器xe 部分被接入电路,此时电路中的总电阻应该小于滑片接b 位置时的电阻,所以
电路中的电流应该大于滑片接b 位置时的电流,即大于0.90 A,但要小于滑片接a 位置或接e 位
置时的电流,故C 正确,B 错误。若滑动变阻器未断路时,滑动变阻器接a 位置时I=1.80 A,有I= E
R
,设滑动变阻器电阻为R',接c 位置时I'=0.60 A,有I'=
E
R+ 1
2 R'
,解得R'=4R,故D 正确。
3.C 接触点O 点与P 间电阻丝并联接入电路中,在滑片P 缓慢地从m 点开始经n 点移到q 点的
过程中,圆环接入电路中的总电阻先变大后变小,故电路中的总电阻先变大后变小,则干路电流I
先减小后增大,灯L2先变暗后变亮,根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir 可知,路端电压即电压表示数
先变大后变小,圆环与灯L1并联电路的电压U 并=U-U1,U1与U 并之和等于路端电压,故U 并先增大
后减小,灯L1先变亮后变暗,流过电流表的电流IA=I-I1,IA先减小后增大,即电流表的示数先变小后
变大,故A、B 错误,C 正确;圆环与灯L1并联的电压先增大后减小,则电容器板间的电压先增大后
减小,由Q=CU 可知电容器所带的电荷量先增多后减少,故D 错误。
4.ABD 由图乙可知该交变电流的周期为T=0.02 s,频率为f= 1
T
=50 Hz,A 正确;滑动变阻器的滑
片向下滑动时,滑动变阻器接入电阻变大,滑动变阻器两端电压升高,电压表示数增大,副线圈所在
电路电流减小,原线圈所在电路电流也减小,电流表示数减小,B 正确,C 错误;由图乙可知a、b 间
的电压有效值为U=311
√2
V=220 V,滑动变阻器接入电阻最大时,电流表的示数为I,由理想变压器
电流电压关系有U=U1+IR1,1
2
U1=2I(R+R2),解得I=1 A,D 正确。
5.C 当单用户用电时,设原、副线圈中的电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,则根据变压器的
原理有U1I1=U2I2,则可知单用户分别用电时,电网提供的电能为E2=3Pt+3I 1
2R 线t,t=1 h;当多用户
同时用电时,由于用户电压恒定,即U2不变,则可知U1不变,副线圈中的功率为3P,3P=U2I2',由电
路规律可知I2'=3I2,线圈匝数比不变,则可知原线圈回路中的电流为I1'=3I1,由此可知电网提供的
电能为E1=3Pt+I1'2R 线t=3Pt+9I 1
2R 线t,故A、B 错误。同时用电1 小时,输电线路总电阻损耗的
电能为ΔE1=I1'2R 线t=9I 1
2R 线t;错开单独用电各1 小时,输电线路总电阻损耗的电能为ΔE2=3I 1
2R
线t,则可得Δ E1
Δ E2
=3,故C 正确,D 错误。
6
6.AD 将滑片P 向上滑动时,升压比变小,电阻R 两端电压变小,A2的示数变小,则A1示数也变小,
故A 正确。将滑片P 向下匀速滑动,原线圈匝数N1线性减小,由U 1
U 2
= N 1
N 2
,I2=U 2
R , I 1
I 2
= N 2
N 1
,P=I1U1,
得P=(
N 2
N 1)
2 U 1
2
R ,输入功率将增大,但是非线性的,故B 错误。若将滑片P 向下滑动到G、D 的中
点,升压比将由1∶2 变为1∶4,电阻R 两端电压变为原来的2 倍,根据P=U
2
R
可知功率将变为原
来的4 倍;若将滑片P 向上滑动到C、G 的中点,升压比将由1∶2 变为3∶4,电阻R 两端电压变
为原来的2
3
,电阻R 的功率将变为原来的4
9
,故C 错误,D 正确。
7.C 原线圈两端的输入电压U1=220 V,由U 1
n1
= U 2
n2
= U 3
n3
得,电动机M 两端的电压U2=50 V,开关
S 闭合时,灯泡L 两端的电压U3=28 V,变压器的输入功率为P=220 V×0.4 A=88 W,灯泡的功率
为PL=(28V )
2
28Ω
=28 W,电动机的功率PM=P-PL=60 W,开关S 闭合与断开时电动机两端的电压及
功率都不变,断开后总功率仍为PM=60 W,又由PM=U2I 得电动机M 中的电流I=1.2 A,故A、B 错
误,C 正确;开关S 断开后,电动机的功率不变,灯泡的功率为0,由变压器的功率关系可知,变压器
的输入功率减小,输入电压恒为220 V 不变,因此输入电流减小,即电流表的示数减小,故D 错误。
8.A 交流电源电压的有效值U0=80 V,设原、副线圈中电流的有效值分别为I1和I2,根据能量守
恒定律得U0I1=I 1
2r+P,由于I1有解,根据数学知识有(-U0)2≥4rP,得P≤(-U 0)
2
4 r
,代入数据得
P≤400 W,则电阻R 消耗的最大功率为400 W,故D 错误;当电阻R 消耗的功率P 最大时,根据能
量守恒定律得U0I1=I 1
2r+P,代入数据得电流表的示数I1=10 A,故B 错误;当电阻R 消耗的功率P
最大时,根据P=I 2
2R,解得I2=20
3
A,由n1
n2
= I 2
I 1
得副线圈的匝数为n2=900,故A 正确,C 错误。
9.B 等效电路如图所示
等效电阻为R 等=(
n1
n2)
2
R2=40 Ω,由于变压器只能在交流电压下工作,有U MN
2
R
T=(
40V
√2 )
2
R
× T
2
,解
得UMN=20 V,原线圈中的电流为I1= U MN
R1+ R等
=0.4 A,则电流表的示数为0.8 A,电压表的示数为
U=I1R 等=16 V,A、C、D 错误,B 正确。
7
10.A 当滑动变阻器的阻值调为R1=30 Ω 时,定值电阻与滑动变阻器消耗的功率之比为1∶3;设
此时原、副线圈的电流分别为I1、I2,则有I 1
2 R0
I 2
2 R1
= 1
3,解得I 1
I 2
= 1
2,则n2
n1
= 1
2,当滑动变阻器的阻值
调为R2时,滑动变阻器消耗的功率最大,此时原、副线圈的电流分别为I1'、I2',由
UI1'=I1'2R0+I2'2R2,得UI1'=40I1'2+4I1'2R2,对此公式化简可得R2= U
4 I 1'
-10,滑动变阻器的功率为
P=I2'2R2=4I1'2R2,代入R2得P=UI1'-40I1'2,根据数学方法可知当I1'= U
80
时,功率取得最大值,解得
R2=10 Ω,故选A。
11.C 发电机产生的最大电动势为Em=NBSω=NBS2πn=10√2 V,因为t=0 时刻,发电机线圈所在
平面与磁场方向垂直,所以其瞬时电动势为e=Emsin ωt=Emsin 2πnt=10√2sin 100πt (V),故A 项错
误;因为线圈无内阻,所以原线圈两端的电压为U1=10√2
√2
V=10 V,副线圈两端的电压为U2=n2
n1
U1=4
1
×10 V=40 V,即电压表的示数为40 V,故B 项错误;因为二极管为理想二极管,电流表的示
数也为有效值,所以有(
U 2
R2)
2
R2T
2 =I2R2T,解得I=5√2 A,故C 项正确;电阻R1的功率为P1=U 2
2
R1
=400 W,电阻R2的功率为P2=I2R2=200 W,副线圈功率为P 副=P1+P2=600 W,因为变压器是理想
变压器,所以P 原=P 副=600 W,故D 项错误。
