PAGE9-直流電路與溝通電路(45分鐘)[刷基礎]1．(2024·四川成都高三考前摸底)如圖，勻強磁場中，一單匝矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉軸勻速轉動，線框中產生的交變電動勢瞬時值隨時間變更的規律為e＝20eq\r(2)sin100πt(V)．下列說法正確的是()A．該線框轉動的頻率是100HzB．該線框產生的交變電動勢最大值是20VC．t＝0.005s時刻，線框平面與中性面重合D．t＝0.05s時刻，穿過線圈的磁通量變更率為0解析：該線框轉動的頻率是f＝eq\f(ω,2π)＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，選項A錯誤；該線框產生的交變電動勢最大值是20eq\r(2)V，選項B錯誤；t＝0.005s時刻，線框轉過的角度為100π×0.005＝eq\f(π,2)，此時平面與中性面垂直，選項C錯誤；t＝0.05s時刻，電動勢的瞬時值為0，此時穿過線圈的磁通量變更率為0，選項D正確．答案：D2.(2024·高考天津卷)教學用發電機能夠產生正弦式交變電流．利用該發電機(內阻可忽視)通過志向變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，志向溝通電流表A、志向溝通電壓表V的讀數分別為I、U，R消耗的功率為P.若發電機線圈的轉速變為原來的eq\f(1,2)，則()A．R消耗的功率變為eq\f(1,2)PB．電壓表V的讀數變為eq\f(1,2)UC．電流表A的讀數變為2ID．通過R的交變電流頻率不變解析：溝通發電機產生的感應電動勢最大值Em＝NBSω，且有ω＝2πn，所以當發電機線圈轉速減半后，感應電動勢最大值減半，有效值減半，又志向變壓器原、副線圈電壓有效值之比等于原、副線圈匝數比，故電壓表示數減為原來的一半，B項正確；由電功率P＝eq\f(U2,R)可知，變壓器輸出功率即R消耗的功率變為原來的eq\f(1,4)，A項錯誤；由P＝UI可知，原線圈中電流減為原來的一半，C項錯誤；交變電流的頻率與發電機線圈轉動角速度成正比，故D項錯誤．答案：B3．(多選)(2024·高考江蘇卷)如圖所示，電源E對電容器C充電，當C兩端電壓達到80V時，閃光燈瞬間導通并發光，C放電．放電后，閃光燈斷開并熄滅，電源再次對C充電．這樣不斷地充電和放電，閃光燈就周期性地發光．該電路()A．充電時，通過R的電流不變B．若R增大，則充電時間變長C．若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大D．若E減小為85V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變解析：充電時，電容器電荷量增加，兩端電壓增大，依據歐姆定律可知，R兩端的電壓減小，通過R的電流漸漸減小，A錯誤；R增大，通過的平均電流變小，依據Q＝It可知充電時間變長，B正確；依據Q＝CU，若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大，C正確；因為當C兩端電壓達到80V時，閃光燈瞬間導通并發光，所以若E減小為85V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變，D正確．答案：BCD4．(2024·山東淄博試驗中學檢測)有一溝通發電機模型，矩形金屬線圈在勻強磁場中繞與磁感線垂直的固定軸勻速轉動，發電機負載為白熾小燈泡，若線圈匝數為100匝，回路總電阻為2Ω，線圈轉動過程中穿過該線圈的磁通量Φ隨時間t的變更規律為Φ＝0.04sinπtWb，設π2＝10，回路中電阻值恒定不變，則()A．t＝0時，回路瞬時電流為零B．t＝10s時，回路電流變更方向C．t＝1.5s時，回路瞬時電流最大D．從t＝0到t＝10s時間內，回路產生的焦耳熱為400J解析：依據穿過線圈的磁通量隨時間的變更規律Φ＝0.04sinπtWb知，t＝0時，穿過回路的磁通量為零，感應電動勢最大，感應電流最大，故A錯誤；t＝10s時，穿過回路的磁通量為零，感應電流最大，回路中的電流方向不變更，故B錯誤；t＝1.5s時，穿過回路的磁通量最大，磁通量的變更率為零，回路中的瞬時電流最小，故C錯誤；Em＝nBSω＝nΦmω＝4πV，故產生的感應電動勢的有效值E＝eq\f(Em,\r(2))＝2eq\r(2)πV，回路中產生的焦耳熱Q＝eq\f(E2,R)t＝400J，故D正確．答案：D5．(多選)在如圖所示的電路中，電源內阻不行忽視，閉合開關后，當滑動變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，以下說法正確的是()A．電源內阻消耗的功率肯定增大B．電源內阻消耗的功率肯定減小C．電源的輸出功率肯定減小D．電源的輸出功率可能減小解析：閉合開關后，當滑動變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，滑動變阻器接入電路中的電阻增大，所在支路的電阻增大，外電路電阻增大，電源輸出電流減小，電源內阻消耗的功率Pr＝I2r肯定減小，選項A錯誤，B正確；依據電源輸出功率最大的條件可知，當外電路電阻等于電源內阻時，電源輸出功率最大．當滑動變阻器的滑片P由a端滑向b端的過程中，電源的輸出功率可能減小，選項D正確，C錯誤．答案：BD6．(多選)(2024·山東青島調研檢測)志向變壓器原線圈a的匝數n1＝100匝，副線圈b的匝數n2＝50匝，線圈a通過電阻R1接在u＝50eq\r(2)sin314t(V)的溝通電源上，“12V6W”的燈泡恰好正常發光，電阻R2＝24Ω，電壓表為志向電表．下列說法正確的是()A．交變電流的頻率為100HzB．原線圈兩端的電壓為50VC．電壓表的示數為24VD．R1消耗的功率是0.5W解析：由溝通電源的瞬時值表達式可知，角速度ω＝100πrad/s，則f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，故A錯誤；燈泡正常發光，故副線圈中電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(6,12)A＝0.5A，所以電壓表示數為U2＝U＋IR2＝12V＋0.5×24V＝24V，故C正確；依據志向變壓器電壓比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可得原線圈兩端的電壓為U1＝48V，故B錯誤；R1兩端的電壓為U1′＝(50－48)V＝2V，依據電流之比等于匝數的反比可得I1＝0.25A，則R1消耗的功率P′＝U1′I1＝2×0.25W＝0.5W，故D正確．答案：CD7．(多選)如圖所示，L1、L2、L3為三只完全相同的小燈泡，其中L1接在志向變壓器的原線圈上，L2、L3并聯在副線圈兩端，三只燈泡均正常發光．已知輸入端電壓為U，則()A．志向變壓器原、副線圈的匝數比為1∶2B．志向變壓器原、副線圈的匝數比為2∶1C．小燈泡額定電壓為eq\f(U,2)D．小燈泡額定電壓為eq\f(U,3)解析：設每只小燈泡的額定電流為I，因并聯在副線圈兩端的兩只小燈泡均正常發光，所以副線圈中的總電流為2I，原、副線圈電流之比為1∶2，所以原、副線圈的匝數之比為2∶1，則有原、副線圈兩端的電壓之比為2∶1，故B正確，A錯誤；設小燈泡的額定電壓為U1，則副線圈兩端電壓為U1，所以原線圈兩端電壓為2U1，又因為原線圈與燈泡串聯，所以U＝2U1＋U1，解得U1＝eq\f(U,3)，故D正確，C錯誤．答案：BD8．如圖所示，志向變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2＝1∶5，原線圈接u1＝110sin100πtV的溝通電，電阻R1＝R2＝25Ω，D為志向二極管，則()A．通過電阻R1的電流為2AB．二極管的反向耐壓值應大于550VC．原線圈的輸入功率為200WD．通過原線圈的電流為eq\f(15,11)A解析：由原線圈接u1＝110sin100πtV的溝通電與原、副線圈的匝數比n1∶n2＝1∶5，依據eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，副線圈的電壓為U2＝eq\f(5,1)×eq\f(110,\r(2))V＝275eq\r(2)V，通過電阻R1的電流為IR1＝eq\f(U2,R1)＝11eq\r(2)A，選項A錯誤；變壓器副線圈電壓最大值為U2m＝eq\r(2)U2＝550V，故二極管的反向耐壓值應大于550V，選項B正確；R1消耗的功率為PR1＝U2IR1＝6050W，故原線圈消耗的功率大于6050W，選項C錯誤；通過電阻R1的電流為IR1＝11eq\r(2)A，則通過原線圈的電流應當大于I＝eq\f(n2,n1)IR1＝55eq\r(2)A，選項D錯誤．答案：B9．如圖所示，一個小型水電站，其溝通發電機的輸出電壓U1肯定，通過志向升壓變壓器T1和志向降壓變壓器T2向遠處用戶供電，輸電線的總電阻為R.T1的輸入電壓和輸入功率分別為U1和P1，它的輸出電壓和輸出功率分別為U2和P2.T2的輸入電壓和輸入功率分別為U3和P3，它的輸出電壓和輸出功率分別為U4和P4.下列說法正確的是()A．當用戶的用電器增多時，U2減小，U4變大B．當用戶的用電器增多時，P1變大，P3減小C．輸電線上損失的功率為ΔP＝eq\f(U\o\al(2,2),R)D．要減小線路的損耗，應增大升壓變壓器的匝數比eq\f(n2,n1)，同時應增大降壓變壓器的匝數比eq\f(n3,n4)解析：溝通發電機的輸出電壓U1肯定，匝數比不變，依據eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，知U2不變，故A錯誤；當用戶的用電器增多時，用戶消耗的電功率變大，則輸入功率增大，即P3變大，故B錯誤；輸電線上損失的功率ΔP＝eq\f(U\o\al(2,損),R)，輸電線上損失的電壓U損小于U2，故C錯誤；輸送功率肯定時，依據P＝UI和P損＝I2R知，要減小線路的損耗，應增大輸送電壓，又U1肯定，依據eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，可知應增大升壓變壓器的匝數比eq\f(n2,n1)，U3＝U2－I2R，U2增大，I2減小，所以U3增大，用戶電壓不變，依據eq\f(U3,U4)＝eq\f(n3,n4)知，應增大降壓變壓器的匝數比eq\f(n3,n4)，故D正確．答案：D[刷綜合]10．(2024·福建三明第一中學理科綜合)圖甲中志向變壓器原、副線圈的匝數之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變更關系如圖乙所示．現將S1接1、S2閉合，此時L2正常發光．下列說法正確的是()A．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大B．輸入電壓u的表達式u＝20eq\r(2)sin50πtVC．若S1換接到2后，原線圈的輸入功率為1.6WD．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8W解析：只斷開S2后，負載電阻變為原來的2倍，副線圈電壓不變，則副線圈的功率變小，即原線圈的輸入功率變小，A錯誤；由圖乙知周期T＝0.02s，ω＝eq\f(2π,0.02)rad/s＝100πrad/s，所以輸入電壓u的表達式應為u＝20eq\r(2)·sin100πtV，B錯誤；若S1換接到2后，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(5,1)，U1＝eq\f(20\r(2),\r(2))V＝20V，得電阻R兩端電壓有效值為4V，R消耗的電功率為P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)＝eq\f(42,20)W＝0.8W，而變壓器兩端的功率相等，則原線圈輸入功率也為0.8W，C錯誤，D正確．答案：D11．(多選)(2024·重慶巴蜀中學高三理科綜合)如圖所示，I為電流表示數，U為電壓表示數，P為定值電阻R2消耗的功率，Q為電容器C所帶的電荷量，W為電源通過電荷量q時電源做的功．當變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動過程中，下列圖象能正確反映各物理量關系的是()解析：變阻器滑動觸頭向右緩慢滑動過程中，R1接入電路的電阻減小，電路中電流增大，R2消耗的功率為P＝I2R2，P∝I2，故A正確；電容器C的電壓UC＝E－I(R2＋r)，電荷量Q＝CUC＝C[E－I(R2＋r)]，則eq\f(ΔQ,ΔI)＝－C(R2＋r)，保持不變，則Q-I圖象是向下傾斜的直線，故B正確；電壓表示數U＝E－Ir，U-I圖象應是向下傾斜的直線，故C錯誤；電源通過電荷量q時電源做的功W＝qE，E是電源的電動勢，則W-q是過原點的直線，故D錯誤．答案：AB12．如圖所示，圖甲中M為一電動機，當滑動變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數隨電流表讀數的變更狀況如圖乙所示．已知電流表讀數在0.2A以下時，電動機沒有發生轉動．不考慮電表對電路的影響，以下推斷正確的是()A．電路中電源電動勢為3.4VB．變阻器的觸頭向右滑動時，V2讀數漸漸減小C．此電路中，電動機的最大輸出功率為0.9WD．變阻器的最大阻值為30Ω解析：由題圖甲知，電壓表V2測量路端電壓，電流增大時，內電壓增大，路端電壓減小，所以最上面的圖線表示V2的讀數與電流的關系，此圖線斜率的肯定值大小等于電源的內阻，為r＝eq\f(3.4－3.0,0.2)Ω＝2Ω.當電流I＝0.1A時，U＝3.4V，則電源的電動勢E＝U＋Ir＝3.4V＋0.1×2V＝3.6V，故A錯誤；變阻器的觸頭向右滑動時，R接入電路的阻值漸漸變大，總電流漸漸減小，內電壓漸漸減小，路端電壓即V2的讀數漸漸增大，故B錯誤；由題圖乙可知，電動機的電阻rM＝eq\f(0.8－0.4,0.1)Ω＝4Ω.當I＝0.3A時，U＝3V，電動機的輸入功率最大，為P＝UI＝3×0.3W＝0.9W，又因電動機有內阻，則最大輸出功率肯定小于0.9W，故C錯誤；當I＝0.1A時，電路中電流最小，變阻器的電阻為最大值，所以R＝eq\f(E,I)－r－rM＝(eq\f(3.6,0.1)－2－4)Ω＝30Ω，故D正確．答案：D13．圖甲為小型旋轉電樞式溝通發電機的原理圖，其矩形線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′(OO′沿水平方向)勻速轉動，線圈的兩端經集流環和電刷與電阻R＝10Ω連接，與電阻R并聯的溝通電壓表為志向電壓表，示數為10V．圖乙是矩形線圈中磁通量Φ隨時間t變更的圖象．則()A．此溝通發電機的電動勢平均值為10eq\r(2)VB．t＝0.02s時R兩端的電壓瞬時值為零C．R兩端的電壓u隨時間t變更的規律是u＝10eq\r(2)·cos100πtVD．當ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向也向上解析：矩形線圈繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動，產生正弦溝通電，外電阻R＝10Ω，電壓表示數為10V，說明eq\f(Em,\r(2))＝10V，即Em＝10eq\r(2)V．依據題圖乙t＝0時磁通量等于0可推斷t＝0時R兩端的電壓最大，所以R兩端的電壓隨時間變更的規律為u＝10eq\r(2)cosωt＝10eq\r(2)·cos100πtV，選項C對．將t＝0.02s代入R兩端的電壓瞬時值的表達式，得u＝10eq\r(2)V，選項B錯．依據楞次定律，感應電流總是阻礙線圈的轉動，所以當ab邊速度方向向上時，它所受安培力的方向向下，選項D錯．電動勢平均值為磁通量和時間的比值，而該比值最大為Em＝10eq\r(2)V，所以平均值肯定比Em＝10eq\r(2)V小，選項A錯．答案：C14．(多選)(2024·四川樹德中學高三二診)在如圖甲所示的電路中，志向變壓器原、副線圈匝數比為10∶1，a、b兩端接入圖乙所示的電壓，副線圈接火災報警系統(報警器未畫出)，圖中電壓表和電流表均為志向電表，D為志向二極管，R0為定值電阻，L為電阻恒定的指示燈，RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的上升而減小．下列說法中正確的是()A．電壓表的示數為22VB．若RT處出現火災時，電壓表示數將變大C．若RT處出現火災時，電流表示數將變大D．若RT處出現火災時，指示燈L將變暗解析：設原線圈兩端電壓為U1，依據熱效應可得eq\f(U\o\al(2,1),R)T＝eq\f(220V2,R)×eq\f(T,2)，解得U1＝110eq\r(2)V，則副線圈的電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1＝11eq\r(2)V，故A錯誤；輸入端的電壓不變，匝數比不變，則電壓表示數不變，故B錯誤；若RT處出現火災時，RT電阻變小，輸出的總功率變大，則輸入端的電功率變大，電壓不變，則電流表的示數變大，故C正確；若RT處出現火災時，RT電