第11练 直流电路与交变电流
[保分基础练]
1．(2023·江苏南通市二模)家用水质检测笔可测量水的电导率，电导率是电阻率的倒数，它是判断水是否纯净的重要参数，则( )
A．电导率的单位是Ω－1·m
B．温度变化，电导率不变
C．检测笔示数越大，水越纯净
D．检测笔插入水中前，示数为零
2．(2023·江苏南通市期末)如图所示为简化的充电原理图。若工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，忽略其他损耗，下列说法正确的是( )
A．接收线圈中的电流与电压成正比
B．接收线圈的输出功率与发射线圈的输出功率相等
C．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同
D．穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的相同
3．工业机器人广泛用于工业领域。某工业机器人设备接在u＝380sin 100πt(V)的交流电源上，正常工作时电流为2 A，则下列说法正确的是( )
A．该交流电的频率为100 Hz
B．该交流电每秒内电流方向变化50次
C．该设备正常工作时电流的峰值为2 A
D．该设备正常工作时消耗的功率为0.76 kW
4.(2023·江苏盐城市东沟中学三模)空气炸锅的等效简化电路图如图所示，电源的电动势为6 V，电源的内阻不计，小风扇M的额定电压为6 V，额定功率为3 W，线圈内阻为r＝1 Ω，电阻R1＝R2＝10 Ω，则下列说法中正确的是( )
A．只闭合开关S1，小风扇正常工作时电流为6 A
B．只闭合开关S1，小风扇正常工作时发热功率为2.75 W
C．同时闭合开关S1和S2，若小风扇正常工作，则通过电阻R1的电流为0.3 A
D．同时闭合开关S1和S2，若小风扇正常工作，则电阻R1消耗的功率为3.6 W
5．(2023·江苏盐城市三模)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电压u，R为阻值随光照强度增大而减小的光敏电阻，L1和L2是两个完全相同的灯泡，电表均为理想交流电表。则( )
A．通过光敏电阻的交变电流频率为10 Hz
B．若L2的灯丝烧断，则电压表的示数仍为5 V
C．当照射R的光照强度增大时，电流表的示数变小
D．u－t图像上对应的0.01 s时刻，发电机中的线圈平面与中性面垂直
6．某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图丙所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1～t2时间内进行的操作是( )
A．减少了原线圈的匝数
B．减少了副线圈的匝数
C．降低了交流电源的频率
D．拔掉了变压器铁芯Q
7.(2023·江苏镇江市三模)如图所示，空间中分布着磁感应强度大小为B的匀强有界磁场，EF是其左边界，一面积为S的n匝圆形金属线圈垂直于磁场放置，圆形线圈的圆心O在EF上，线圈电阻为R，若线圈以角速度ω绕EF匀速转动，并从图示位置开始计时，则( )
A．t＝时，线圈中的感应电流最大
B．0到时间内，通过线圈的电荷量为
C．线圈中产生的感应电动势的最大值为nBSω
D．线圈中产生的感应电动势的有效值为nBSω
8．(2022·江苏南京市模拟)某温度检测、光电控制加热装置原理图如图所示。图中RT为热敏电阻(随温度升高阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻。当R处温度降低时( )
A．L变亮
B．通过R3的电流减小
C．E2的路端电压减小
D．R消耗的功率减小
9.(2023·江苏南通市期末)如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r。闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电压表示数为U，电流表示数为I。电源的总功率P与电压U、电流I的关系正确的是( )
10．(2023·江苏徐州市调研)随着经济发展，加之寒冬来临，用电需求增加，当火力发电供应紧张时，通过远距离调度方式，及时将其他地区的风力发电、太阳能发电并入电网保障电力供应。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，两个变压器均为理想变压器。当用户用电器增加(假设所有用电器均可视为纯电阻)，电网中数据发生变化，下列说法正确的是( )
A．降压变压器的输出电流I4减小
B．输电线上损失的功率减小
C．升压变压器的输出电压U2增大
D．发电厂输出的总功率增大
[争分提能练]
11．(2023·江苏省靖江中学期末)学校实验室有一台教学用发电机，输出的交变电压如图甲所示，将其接在如图乙所示的理想变压器的a、b两端，闭合开关S，四只相同灯泡均正常发光，下列说法中正确的是( )
A．图甲所示的交变电压瞬时值表达式为u＝36sin 2πt
B．变压器原、副线圈的匝数比为1∶3
C．小灯泡的额定电压为9 V
D．若断开开关S，灯泡L1变亮、L2变暗
12．图甲是一种家用台灯的原理图，理想自耦变压器的a、b间接入220 V的交流电，变压器线圈总匝数为1 100，交流电流表A为理想电表，定值电阻R＝2 500 Ω，灯泡L的伏安特性曲线如图乙所示。当c、P之间线圈匝数为750匝时，则( )
A．灯泡两端的电压约为47 V
B．通过电阻的电流约为0.02 A
C．电流表的示数约为0.03 A
D．灯泡的功率约为2.3 W
[尖子生选练]
13．如图所示，理想变压器的原线圈接有输出电压为u＝200sin 100πt(V)的电源，已知R0＝15 Ω、R1＝R2＝10 Ω，忽略导线的电阻，电表均为理想交流电表，闭合开关S，电流表A2的示数为2 A。则开关由闭合到断开，电压表示数的变化量与电流表A1示数的变化量比值的绝对值为( )
A．60 Ω B．65 Ω C．70 Ω D．75 Ω
第11练 直流电路与交变电流
1．D [电导率是电阻率的倒数，而电阻率的单位为 Ω·m，则电导率的单位是 Ω－1·m－1，故A错误；由题意知，材料的电阻率随温度的变化而变化，而电导率是电阻率的倒数，因此温度变化时电导率也将发生变化，故B错误；水越纯净水中能够自由移动的各种粒子就越少，导电性能就越弱，则电阻率就越大，而电阻率越大，电阻率的倒数就越小，即电导率越小，检测笔的示数越小，故C错误；检测笔在插入水中前，示数为零，故D正确。]
2．C [工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，若发射线圈功率恒定为P，则有P·0.8＝U2I2，可知接收线圈中的电流与电压成反比，故A错误；工作状态下，穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，所以接收线圈的输出功率小于发射线圈的输出功率，故B错误；发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相同，发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同，故C正确；穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的80%，由磁通量的变化率为，则穿过发射线圈的磁通量变化率与穿过接收线圈的变化率不相同，故D错误。]
3．D [根据u＝380sin 100πt(V)可知交流电的角速度为ω＝100π rad/s，该交流电的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，故A错误；
正弦交流电一个周期内电流方向变化两次，所以该交流电每秒内电流方向变化n＝2×50次＝100次，故B错误；
由题可知，该设备正常工作时电流的峰值为Im＝I＝2 A，故C错误；
该交流电的有效值为E＝
该设备正常工作时消耗的功率为P＝EI
解得正常工作时的功率P＝760 W＝0.76 kW，故D正确。]
4．D [由题图可看出当只闭合S1时，电阻R1与R2串联，再与小风扇M并联，且电源的内阻不计，则小风扇M的电压刚好为额定电压，则PM＝IME，解得IM＝0.5 A，则小风扇M正常工作时发热功率为PM热＝IM2r＝0.25 W，A、B错误；由题图可看出同时闭合开关S1和S2，电阻R2被短路，则R1与小风扇M并联，且电源的内阻不计，则通过电阻R1的电流I1满足E＝I1R1，解得I1＝0.6 A，则电阻R1消耗的功率P1满足P1＝I12R1＝3.6 W，C错误，D正确。]
5．B [由题图乙可知，原线圈的交流电的周期为T＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz，变压器副线圈交流电的频率与原线圈相同，通过光敏电阻的交变电流频率为50 Hz，A错误；由题图乙可知，原线圈的交流电的电压的峰值U1m＝25 V，原线圈的交流电的电压的有效值U1＝＝25 V，由＝，得U2＝5 V，副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，与负载电阻无关，故电压表示数不变，B正确；当照射R的光照强度增大时，R的阻值减小，副线圈消耗的功率变大，副线圈中的电流I2变大，由＝，原线圈电流I1增大，电流表的示数变大，C错误；u－t图像上对应的0.01 s时刻，电压瞬时值为零，发电机中的线圈平面与中性面重合，D错误。]
6．A [根据理想变压器原副线圈电压与匝数关系＝，由图丙可知，t2之后副线圈的电压U2变大。减少了原线圈的匝数n1，则副线圈的电压U2变大；减少了副线圈的匝数n2，则副线圈的电压U2变小；降低了交流电源的频率，则副线圈的电压U2不变；拔掉了变压器铁芯Q，由于漏磁使得副线圈的电压U2变小。故选A。]
7．D [当t＝时，即ωt＝2π时，线圈回到题图所示位置，此时的感应电流最小，磁通量最大，A错误；当t＝，即ωt＝时，线圈与题图所示位置垂直，此时磁通量为零，则0到时间内产生的感应电动势的平均值为＝n＝n＝，则0到时间内，通过线圈的电荷量为q＝·＝，B错误；线圈中产生的感应电动势的最大值为Em＝nB··ω＝nBSω，C错误；线圈中产生的感应电动势的有效值为E＝＝nBSω，D正确。]
8．B [当R处温度降低时，热敏电阻RT阻值增大，由闭合电路欧姆定律可知，左侧电路中的电流减小，即通过小灯泡L的电流减小，小灯泡L的光照强度减小，所以光敏电阻RG的阻值增大，则右侧电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，电源E2的路端电压增大，R两端电压增大，通过R的电流也增大，R消耗的功率增大，根据并联电路分流规律可知通过R3的电流减小，综上所述可知B正确，A、C、D错误。]
9．B [由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，化简得I＝，则电源的总功率为P＝EI＝E＝－U，若U是自变量，则电源的总功率P与电压U是线性关系，A错误，B正确；若I是自变量，则电源的总功率P与电压满足P＝EI，即电源的总功率P与电流I是正比例关系，故C、D错误。]
10．D [根据原、副线圈电压比等于匝数比可得＝，可得升压变压器的输出电压为U2＝U1，由于匝数不变，发电厂输出电压恒定不变，可知升压变压器的输出电压U2不变，故C错误；设输电线电阻为R线，用户端总电阻为R，在高压传输电路上，有U2＝U3＋I2R线，又＝，＝，I4＝，联立可得U2＝(R＋R线)I4，当用户用电器增加，可知R减小，则降压变压器的输出电流I4增大，故A错误；根据＝，由于I4增大，可知I2增大，输电线上损失的功率为P损＝I22R线，可知输电线上损失的功率增大，故B错误；根据＝，由于I2增大，可知I1增大，发电厂输出的总功率为P出＝U1I1，可知发电厂输出的总功率增大，故D正确。]
11．C [根据题图甲可得交流电的周期为0.02 s，可得ω＝＝100π rad/s，根据题图甲中t＝0时，电压为0，可得电压瞬时值表达式为u＝36sin 100πt(V)，A错误；因为四只相同灯泡均正常发光，可得原、副线圈中的电流之比为＝，所以变压器原、副线圈的匝数比为＝＝，B错误；根据题图甲可得交流电压的有效值为U＝＝36 V，设小灯泡的额定电压为U，有＝，代入数据解得U灯＝9 V，C正确；断开开关S，负载电阻增大，副线圈电流减小，可知原线圈电流也减小，所以灯泡L1变暗；同时因为L1两端电压变小，可知原线圈两端电压增大，所以副线圈两端电压也增大，可得L2变亮，D错误。]
12．D [由＝，可得 U2＝150 V，对于副线圈，设灯泡的电压为U，电流为I，由闭合电路欧姆定律可得 U＝U2－IR，在题图乙中画出上式的图像，如图
由图中交点可得U≈75 V，I≈0.03 A，故A、B错误；由＝，I2＝I，可得 I1≈0.02 A，故C错误；灯泡的功率P＝UI，解得 P＝2.25 W≈2.3 W，故D正确。]
13．D [开关闭合时，副线圈回路中的总电阻为R＝R0＋＝20 Ω，变压器副线圈两端的电压为U2＝I2R＝40 V，变压器原线圈两端的电压为U1＝＝200 V，则变压器原、副线圈的匝数比为＝＝。由欧姆定律可得，电压表的示数U＝U2－I2R0，又由变压器的工作原理可知＝，整理得U＝U2－I1，断开开关，电压表示数的变化量与电流表A1示数的变化量比值的绝对值为||＝|－|＝75 Ω，故选D。]
