1、专题分层突破练10恒定电流和交变电流A组1.(2022河北大名一中模拟)一台抽油烟机的主要部件是照明灯和抽气扇(电动机),它们可以独立工作,互不影响,抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位,功率大小不同。下列电路图符合要求的是()2.(2022浙江1月选考)如图所示,甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况,摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动;乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况,皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是()A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦式交变电流D.乙图线圈匀速
2、转动时产生的电流是正弦式交变电流3.(2022广东名校联盟联考)酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否酒后驾驶的现场检测,它利用了一种电阻随酒精气体浓度的变化而变化的二氧化锡半导体型酒精气体传感器。如图所示的电路中,若传感器电阻与酒精气体的浓度c成反比,且酒精气体的浓度c=0时,传感器电阻极大。电压表为理想电表,示数为U,下列说法正确的是()A.U越大,表示c越小,c与U成反比B.U越大,表示c越大,c与U成正比C.U越大,表示c越小,c与U不成反比D.U越大,表示c越大,c与U不成正比4.(多选)(2022广东普通高中一模)进行变压器演示实验的装置示意图如图所示,在铁环上用刷有绝缘漆的铜丝绕制了
3、匝数分别为n1、n2的两个线圈。左侧线圈与开关S1、干电池E1、交流电源E2构成电路,交流电源E2的电动势e=62sin 100t(V),右侧线圈与开关S2、灵敏电流表G、交流电压表V构成电路。则()A.若S1接“1”,在S2接“3”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转B.若S2接“3”,在S1接“1”的瞬间灵敏电流表指针将发生偏转C.若S1接“2”,在S2接“4”后,电压表指针的摆动频率为50n2n1D.若S1接“2”,S2接“4”,稳定后电压表的读数为6n2n1 V5.(多选)(2021河北卷)如图所示,发电机的矩形线圈长为2L、宽为L,匝数为N,放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器
4、的原、副线圈匝数分别为n0、n1和n2,两个副线圈分别接有电阻R1和R2。当发电机线圈以角速度匀速转动时,理想电流表读数为I。不计线圈电阻,下列说法正确的是()A.通过电阻R2的电流为n1In2B.电阻R2两端的电压为n2IR1n1C.n0与n1的比值为2NBL2IR1D.发电机的功率为2NBL2I(n1+n2)n06.(2022福建漳州二模)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比n1n2=13,M、N接在电压有效值不变的交流电源两端。光照强度由强变弱的过程,光敏电阻R的阻值由小变大,灯泡L的阻值不变,则()A.通过光敏电阻和灯泡的电流之比为13B.灯泡的亮度由亮变暗C.原线圈两端的电压始终不
5、变D.光敏电阻两端的电压逐渐变小B组7.(多选)(2021海南卷)如图所示,理想变压器原线圈接在u=2202sin 100t(V)的交流电源上,副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时,原、副线圈的匝数比n1n2=21,为了使图中“100 V50 W”的灯泡L能够正常发光,下列操作可行的是()A.仅将滑片P向上滑动B.仅将滑片P向下滑动C.仅在副线圈电路中并联一个阻值为20 的电阻D.仅在副线圈电路中串联一个阻值为20 的电阻8.(多选)(2022福建厦门二模)某兴趣小组利用电磁感应知识,自制一个风力发电机。发电机与一理想变压器相连,变压器原、副线圈匝数分别为500和1 000,装
6、置示意图如图甲所示。在某一恒定风力作用下,风叶带动与其固定在一起的磁铁转动,变压器原线圈两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示。已知发电机内阻可忽略,所有电表均为理想交流电表,现将滑动变阻器的滑片往下移动到某一位置后,风叶的转速随之变为原来的45,则()A.电流表A的读数变小B.电压表V2的读数变为160 VC.发电机的输出功率变为原来的1625D.磁铁受到线圈L的阻碍增大,所以磁铁转速变小9.(多选)(2022河北唐山一模)如图所示含有理想变压器的电路中,电阻R1、R2的阻值分别为2 、3 ,电流表A1、A2和电压表V1、V2均为理想交流电表,U为正弦交流电源,输出电压的有效值恒定。此时,电
7、流表A1、A2的示数之比为12,下列说法正确的是()A.电压表V1、V2示数之比为21B.电压表V1、V2示数之比为73C.电阻R1、R2电功率之比为13D.电阻R1、R2电功率之比为1610.(多选)(2022山东菏泽一模)如图所示,一个匝数N=20、电阻r=1 的矩形线圈,以固定转速50 r/s在匀强磁场中旋转,从图示位置开始计时,其产生的交变电流通过一匝数比n1n2=203的理想变压器,给副线圈电路供电。已知定值电阻R1=10 ,R2=5 ,R=1 ,灯泡L的电阻恒为10 ,额定电压为24 V,灯泡正常工作,可以判断()A.电阻R消耗的电功率为2.25 WB.穿过线圈平面的最大磁通量为1
8、1100 WbC.矩形线圈的热功率为0.129 6 WD.t=0时刻流过线圈的电流为零11.(多选)(2022湖南岳阳二模)如图所示为电能输送示意图,左侧变压器原、副线圈的匝数之比为13,连接两理想变压器的输电线的总电阻为10 ,右侧变压器原、副线圈的匝数之比为21,输电线上损失的功率为10 W。已知降压变压器副线圈两端的交变电压u2=2202sin 100t(V),将变压器视为理想变压器,下列说法正确的是()A.负载电阻的阻值为440 B.升压变压器输入功率为450 WC.输电线上的电流为1 AD.升压变压器输入电压的表达式为u1=150sin 100t(V)12.(2022北京延庆一模)图
9、甲所示的电磁炉可视为一个变压器,炉盘相当于原线圈,锅体既是副线圈又是负载,通过电磁感应产生涡流来加热食物。由于没有铁芯,炉盘的能量传输会有一定损耗,传输效率为。锅体感应的电动势与原线圈电压的比值称作耦合系数,设为n。电磁炉工作原理可简化为图乙,电源的频率、有效值恒定,电压为U,炉盘中配有定值电阻,阻值为Rx,锅体回路中的电阻相当于负载。(1)若通过定值电阻Rx的电流为I,求锅体中感应电动势的有效值;(2)若锅体等效电阻为R,求流过定值电阻Rx的电流;(3)更换不同锅体,相当于调节负载电阻,设传输效率和耦合系数n都不变,求锅体等效电阻为多大时加热食物的功率最大。答案：1.A解析 因为照明灯与抽气
10、扇相互不影响,能独立工作,故应使照明灯与抽气扇并联,且各自的支路有一个开关控制,干路上没有开关;又因为抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位,所以抽气扇与电阻串联,其中开关与电阻并联,故A正确。2.A解析 甲图中细短铁丝显示的磁场分布均匀,则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场,故A正确;乙图中细短铁丝显示的磁场分布不均匀,则线圈转动区域磁场不能看成匀强磁场,故B错误;根据发电机原理可知甲图中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦式交变电流,故C错误;乙图中是非匀强磁场,则线圈匀速转动时不能产生正弦式交变电流,故D错误。3.D解析 由题可知,传感器的电阻R与酒精气体的浓度c之间的关系为R
11、=kc,其中k为比例常数。由闭合电路的欧姆定律得I=Er+R0+R+R,所以U=IR0=ER0r+R0+R+kc,由上式可知,U越大,表示c越大,但是c与U不成正比关系。故选D。4.BD解析 若S1接“1”,原线圈通有恒定电流,在副线圈中没有感应电流,故指针不偏转,故A错误;若S2接“3”,在将S1接“1”的瞬间,原线圈电流突然变化,副线圈产生感应电流,灵敏电流表指针发生偏转,故B正确;若S1接“2”,在S2接“4”后,电压表显示的是有效值,不会摆动,故C错误;若S1接“2”,S2接“4”,原线圈两端交变电压有效值U1=6 V,根据U1U2=n1n2得U2=n2n1U1=6n2n1 V,故D正
12、确。5.BC解析 由U1U2=n1n2=IR1U2可得U2=n2IR1n1,则通过R2的电流为I2=U2R2=n2IR1n1R2,A错误,B正确;线框产生交变电流的最大值为Em=NBS=2NBL2,有效值E=Em2=2NBL2,n0n1=EU1=2NBL2IR1,C正确;根据P入=P出,由于发电机线圈没有内阻,也就是其功率等于副线圈两用电器的功率之和,P=I2R1+U22R2=I2R1+n22I2R12n12R2,D错误。6.B解析 根据理想变压器的电流与匝数的关系有ILIR=I2I1=n1n2=13,A错误;由于U=I1R+U1,U2=I2RL,U1U2=n1n2=13,则U=I1R+13I
13、2RL=I1R+1313I1RL=I1R+19I1RL,所以当R变大时,I1变小,I2也变小,所以灯泡由亮变暗,B正确;根据U=I1R+19I1RL,可得U光敏=I1R=U-19I1RL,因为当R变大时,I1变小,所以U光敏增大,又因为U=U光敏+U1,所以原线圈两端的电压变小,C、D错误。7.BD解析 原线圈两端电压有效值U1=22022 V=220 V,则副线圈两端电压有效值U2=n2n1U1=12220 V=110 V100 V,为了使图中“100 V50 W”的灯泡能够正常发光,需要减小副线圈两端电压,可以将滑片P向下滑动,或者在副线圈电路中串联一个电阻,阻值为R=U2-ULPLUL=
14、110-10050100 =20 ,故B、D正确。8.BD解析 将滑片往下移动,负载电阻减小,副线圈的电流增大,电流表A的读数变大,A错误;Em=NBS,根据图像得Em=1002 V,E=Em2,U1=E,U1U2=n1n2,解得U2=n2n1Em2=200 V,将滑片往下移动到某一位置后,风叶的转速随之变为原来的45,变为原来的45,电压表V2的读数为U2=45U2=160 V,B正确;发电机的输出功率为P=E2R=(NBS)22R,将滑片往下移动到某一位置后,风叶的转速随之变为原来的45,变为原来的45,R也减小,C错误;线圈L的电流增大,对磁铁的阻碍增大,所以磁铁转速变小,D正确。9.B
15、D解析 电流表A1、A2的示数之比为12,则变压器原、副线圈匝数之比为n1n2=I2I1=21,设电流表A1的示数为I,电流表A2的示数为2I,则电压表V2的读数为U2=2IR2,设原线圈两端的电压为U,则UU2=n1n2=21,解得U=2U2,根据欧姆定律可知,电阻R1两端的电压为U1=IR1,则电压表V1的读数为U1=U1+U,则电压表V1、V2示数之比为U1U2=73,故A错误,B正确;电阻R1的功率为P1=I2R1,电阻R2的功率为P2=(2I)2R2,则电阻R1、R2的电功率之比为P1P2=16,故C错误,D正确。10.ACD解析 灯泡L的电阻恒为10 ,额定电压为24 V,灯泡正常
16、工作,则IL=ULRL=2410 A=2.4 A,则I1=0.9 A,I2=1.5 A,因此PR=I22R=1.521 W=2.25 W,A正确;以固定转速50 r/s在匀强磁场中旋转,则=2n=100 rad/s,由A推理得U2=I1R1+UL=33 V,由U1U2=n1n2=203得U1=220 V,由ILI原=n1n2得I原=0.36 A,所以E=U1+I原r=220.36 V,因为Em=NBS,则BS=EmN11100 Wb,B错误;矩形线圈的热功率为P=I原2r=0.129 6 W,C正确;t=0时刻,磁通量最大,磁通量变化率为零,流过线圈的电流为零,D正确。11.BC解析 输电线损
17、失功率为P损=I32r=10 W,解得I3=1 A,I4I3=n3n4,解得降压变压器副线圈电路电流I4=2 A,负载电阻的阻值为R=U4I4=2202 =110 ,故A错误,C正确;由U3U4=n3n4得,降压变压器原线圈两端电压U3=440 V,则可得升压变压器输入功率为P1=P3+P损,解得P1=450 W,故B正确;升压变压器副线圈两端电压U2=U3+I2r=450 V,又因为U1U2=n1n2,解得U1=150 V,则升压变压器输入电压的表达式为u1=1502sin 100t(V),故D错误。12.答案 (1)n(U-IRx)(2)n2UR+n2Rx(3)n2Rx解析 (1)通过定值电阻Rx的电流为I,则原线圈两端电压U1=U-IRx根据U2U1=n解得锅体中感应电动势的有效值U2=nU1=n(U-IRx)。(2)原线圈中满足U1=U-I1Rx副线圈中满足U2R=I2又因为U2U1=n,I1I2=n联立解得I1=n2UR+n2Rx。(3)锅体产热的功率P=I22R=n2U2R(R+n2Rx)2=n2U2R+(n2Rx)2R+2n2Rx
