資源簡介

十一、恒定電流　交變電流
1.(2024·湖北卷·5)在如圖所示電路中接入正弦交流電，燈泡L1的電阻是燈泡L2的2倍。假設(shè)兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關(guān)S，燈泡L1、L2的電功率之比P1∶P2為：
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.1∶4
2.(2020·全國卷Ⅰ·17)圖(a)所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時間t的變化如圖(b)所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間t變化的圖像中，正確的是：
A　　 　　　　　B
C D
3.(多選)(2020·江蘇卷·6)某汽車的電源與啟動電機(jī)、車燈連接的簡化電路如圖所示。當(dāng)汽車啟動時，開關(guān)S閉合，電機(jī)工作，車燈突然變暗，此時：
A.車燈的電流變小　　　　　　 B.路端電壓變小
C.電路的總電流變小　　　　　 D.電源的總功率變大
4.(多選)(2023·全國乙卷·20)黑箱外有編號為1、2、3、4的四個接線柱，接線柱1和2、2和3、3和4之間各接有一個電阻，在接線柱間還接有另外一個電阻R和一個直流電源。測得接線柱之間的電壓U12=3.0 V，U23=2.5 V，U34=-1.5 V。符合上述測量結(jié)果的可能接法是：
A.電源接在1、4之間，R接在1、3之間
B.電源接在1、4之間，R接在2、4之間
C.電源接在1、3之間，R接在1、4之間
D.電源接在1、3之間，R接在2、4之間
5.(多選)(2021·浙江1月選考·16)發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長為L的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以恒定角速度繞OO'軸轉(zhuǎn)動，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其他電阻不計，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動一周：
A.框內(nèi)電流方向不變 B.電動勢的最大值為Um
C.流過電阻的電荷量q= D.電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=
6.(多選)(2022·湖北卷·9)近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220 V、匝數(shù)為1 100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其他損耗，下列說法正確的是：
A.接收線圈的輸出電壓約為8 V
B.接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22∶1
C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同
D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同
7.(2021·福建卷·3)某住宅小區(qū)變壓器給住戶供電的電路示意圖如圖所示，圖中R為輸電線的總電阻。若變壓器視為理想變壓器，所有電表視為理想電表，不考慮變壓器的輸入電壓隨負(fù)載變化，則當(dāng)住戶使用的用電器增加時，圖中各電表的示數(shù)變化情況是：
A.增大，不變，增大 B.增大，減小，增大
C.增大，增大，減小 D.增大，不變，減小
8.(2020·浙江7月選考·11)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P=100 kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1=250 V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線=8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220 V。已知輸電線上損失的功率P線=5 kW，假設(shè)兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是：
A.發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=40 A
B.輸電線上的電流I線=625 A
C.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=190∶11
D.用戶得到的電流I4=455 A
9.(2016·全國卷1·16)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為：
A.2 B.3 C.4 D.5
10.(2020·山東卷·5)圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15 Ω，額定電壓為24 V。定值電阻R1=10 Ω、R2=5 Ω， 滑動變阻器R的最大阻值為10 Ω。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為：
A.1 Ω B.5 Ω C.6 Ω D.8 Ω
11.(2021·湖南卷·6)如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動變阻器R的滑片從a端滑動到b端的過程中，兩個燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是：
A.L1先變暗后變亮，L2一直變亮
B.L1先變亮后變暗，L2一直變亮
C.L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗
D.L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗
答案精析
1.C　[兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大，二極管導(dǎo)通則短路并聯(lián)的燈泡，此時另一個燈泡與電源串聯(lián)，根據(jù)電路圖可知在一個完整的周期內(nèi)，兩個燈泡有電流通過的時間相等都為半個周期，電壓有效值相等，則根據(jù)P=可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2，故選C。]
2.A　[電阻R兩端的電壓UR=IR，其中I為線路上的充電電流或放電電流。對電容器，Q=CUC，而I==C由UC-t圖像知：1~2 s內(nèi)，電容器充電，令I(lǐng)充=I；2~3 s內(nèi)，電容器電壓不變，則電路中電流為0；3~5 s內(nèi)，電容器放電，則I放=結(jié)合UR=IR可知，電阻R兩端的電壓隨時間的變化圖像與A對應(yīng)。]
3.ABD　[汽車啟動時，車燈變暗，I燈減小，U燈減小，路端電壓變小，則電路的總電流變大，故A、B正確，C錯誤；由P=IE知電源的總功率變大，故D正確。]
4.CD　[根據(jù)A選項畫出電路圖，如圖甲，
可見U34>0，不符合題意，A錯誤；
根據(jù)B選項畫出電路圖，如圖乙，
可見U34>0，不符合題意，B錯誤；
根據(jù)C選項畫出電路圖，如圖丙，
可見上述接法符合題中測量結(jié)果，C正確；
根據(jù)D選項畫出電路圖，如圖丁，
可見上述接法符合題中測量結(jié)果，D正確。]
5.BD　[金屬框轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，A項錯誤；因除電阻R外其他電阻不計，R兩端電壓就等于電動勢，所以電動勢最大值為Um，B項正確；流過電阻的電荷量q=C項錯誤；電阻R兩端的電壓的有效值U=Um=BL2ω，T=又Q=T，聯(lián)立解得Q=D項正確。]
6.AC　[根據(jù)=可得接收線圈的輸出電壓約為U2=8 V，故A正確；由于漏磁，接收線圈與發(fā)射線圈功率不相等，接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比I2∶I1≠n1∶n2=22∶1，故B錯誤；變壓器是不改變其交變電流的頻率的，故C正確；由于穿過發(fā)射線圈的磁通量與穿過接收線圈的磁通量大小不相同，所以穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的不相同，故D錯誤。]
7.D　[由題知不變，根據(jù)變壓器原理可知不變，當(dāng)住戶使用的用電器增加時，變壓器副線圈輸出功率變大，則副線圈的電流增大，增大，不變，減小，根據(jù)變壓器原理可知，增大，選項D正確。]
8.C　[發(fā)電機(jī)輸出電流I1== A=400 A，故A錯誤；輸電線上損失的功率P線=R線=5 kW，所以I線==25 A，故B錯誤；用戶得到的功率P4=P-P線=(100-5) kW=95 kW，則I4== A= A≈432 A，即用戶得到的電流為432 A，故==故C正確，D錯誤。]
9.B　[設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時，副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時，副線圈電流為4kI。根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得UI-I2R1=(kI)2(R2+R3)，4UI-(4I)2R1=(4kI)2R2，聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k=3，選項B正確。]
10.A　[由題圖乙可得U1=220 V，由=得U2=30 V，
燈泡正常工作時，UL=24 V，I== A=1.6 A
R1兩端電壓UR1=U2-UL=30 V-24 V=6 V
通過R1的電流I1==0.6 A
通過R的電流IR=I-I1=1 A
由歐姆定律得R+R2== Ω
=6 Ω
可解得R=1 Ω，選項A正確。]
11.A　[設(shè)滑片為p，副線圈的總電阻為R2，則有
=+
解得R2=
=
則滑動變阻器R的滑片從a端滑到b端過程中，副線圈的總電阻R2先增大后減小，根據(jù)等效電阻關(guān)系有
R等===()2
=()2R2
則等效電阻先增大后減小，由歐姆定律有I1=I2=I1
I1先減小后增大，I2先減小后增大，則L1先變暗后變亮。
根據(jù)U1=U-I1R0，U2=U1
由于I1先減小后增大，則副線圈的電壓U2先增大后減小，通過L2的電流為IL2=
則滑動變阻器R的滑片從a端滑到b端過程中，Rpb逐漸減小，副線圈的電壓U2增大過程中 IL2增大；在副線圈的電壓U2減小過程中，通過R0的電流為IR0=
Rap逐漸增大，則IR0減小，則IL2增大，所以L2一直變亮，故選A。](共24張PPT)
經(jīng)典重現(xiàn)　考題再現(xiàn)
十一、恒定電流　交變電流
1.(2024·湖北卷·5)在如圖所示電路中接入正弦交流電，燈泡L1的電阻是燈泡L2的2倍。假設(shè)兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關(guān)S，燈泡L1、L2的電功率之比P1∶P2為
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.1∶4
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兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大，二極管導(dǎo)通則短路并聯(lián)的燈泡，此時另一個燈泡與電源串聯(lián)，根據(jù)電路圖可知在一個完整的周期內(nèi)，兩個燈泡有電
流通過的時間相等都為半個周期，電壓有效值相等，則根據(jù)P=，可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2，故選C。
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2.(2020·全國卷Ⅰ·17)圖(a)所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時間t的變化如圖(b)所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間t變化的圖像中，正確的是
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電阻R兩端的電壓UR=IR，其中I為線路上的充電電流或放電電流。對電容器，Q=CUC，而I==C，由UC-t圖像知：1~2 s內(nèi)，電容器充電，令I(lǐng)充=I；2~3 s內(nèi)，電容器電壓不變，則電路中電流為0；3~5 s內(nèi)，電容器放電，則I放=，結(jié)合UR=IR可知，電阻R兩端的電壓隨時間的變化圖像與A對應(yīng)。
3.(多選)(2020·江蘇卷·6)某汽車的電源與啟動電機(jī)、車燈連接的簡化電路如圖所示。當(dāng)汽車啟動時，開關(guān)S閉合，電機(jī)工作，車燈突然變暗，此時
A.車燈的電流變小
B.路端電壓變小
C.電路的總電流變小
D.電源的總功率變大
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汽車啟動時，車燈變暗，I燈減小，U燈減小，路端電壓變小，則電路的總電流變大，故A、B正確，C錯誤；
由P=IE知電源的總功率變大，故D正確。
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4.(多選)(2023·全國乙卷·20)黑箱外有編號為1、2、3、4的四個接線柱，接線柱1和2、2和3、3和4之間各接有一個電阻，在接線柱間還接有另外一個電阻R和一個直流電源。測得接線柱之間的電壓U12=3.0 V，U23=2.5 V，U34=-1.5 V。符合上述測量結(jié)果的可能接法是
A.電源接在1、4之間，R接在1、3之間
B.電源接在1、4之間，R接在2、4之間
C.電源接在1、3之間，R接在1、4之間
D.電源接在1、3之間，R接在2、4之間
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√
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根據(jù)A選項畫出電路圖，如圖甲，
可見U34>0，不符合題意，A錯誤；
根據(jù)B選項畫出電路圖，如圖乙，
可見U34>0，不符合題意，B錯誤；
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根據(jù)C選項畫出電路圖，如圖丙，
可見上述接法符合題中測量結(jié)果，C正確；
根據(jù)D選項畫出電路圖，如圖丁，
可見上述接法符合題中測量結(jié)果，D正確。
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5.(多選)(2021·浙江1月選考·16)發(fā)電機(jī)的示意圖如圖甲所示，邊長為L的正方形金屬框，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以恒定角速度繞OO'軸轉(zhuǎn)動，阻值為R的電阻兩端的電壓如圖乙所示。其他電阻不計，圖乙中的Um為已知量。則金屬框轉(zhuǎn)動一周
A.框內(nèi)電流方向不變
B.電動勢的最大值為Um
C.流過電阻的電荷量q=
D.電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=
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金屬框轉(zhuǎn)動一周電流方向改變兩次，
A項錯誤；
因除電阻R外其他電阻不計，R兩端
電壓就等于電動勢，所以電動勢最大值為Um，B項正確；
流過電阻的電荷量q=，C項錯誤；
電阻R兩端的電壓的有效值U=，Um=BL2ω，T=，又Q=T，聯(lián)立解得Q=，D項正確。
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6.(多選)(2022·湖北卷·9)近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220 V、匝數(shù)為1 100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其他損耗，下列說法正確的是
A.接收線圈的輸出電壓約為8 V
B.接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22∶1
C.發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同
D.穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同
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根據(jù)=，可得接收線圈的輸出電壓約為U2=8 V，故A正確；
由于漏磁，接收線圈與發(fā)射線圈功率不相等，接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比I2∶I1≠n1∶n2=22∶1，故B錯誤；
變壓器是不改變其交變電流的頻率的，故C正確；
由于穿過發(fā)射線圈的磁通量與穿過接收線圈的磁通量大小不相同，所以穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的不相同，故D錯誤。
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7.(2021·福建卷·3)某住宅小區(qū)變壓器給住戶供電的電路示意圖如圖所示，圖中R為輸電線的總電阻。若變壓器視為理想變壓器，所有電表視為理想電表，不考慮變壓器的輸入電壓隨負(fù)載變化，則當(dāng)住戶使用的用電器增加時，圖中各電表的示數(shù)變化情況是
A. 增大， 不變， 增大
B. 增大， 減小， 增大
C. 增大， 增大， 減小
D. 增大， 不變， 減小
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由題知 不變，根據(jù)變壓器原理可知 不變，當(dāng)住戶使用的用電器增加時，變壓器副線圈輸出功率變大，則副線圈的電流增大， 增大，
不變， 減小，根據(jù)變壓器原理可知， 增大，選項D正確。
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8.(2020·浙江7月選考·11)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機(jī)的輸出功率P=100 kW，發(fā)電機(jī)的電壓U1=250 V，經(jīng)變壓器升壓后向遠(yuǎn)處輸電，輸電線總電阻R線=8 Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220 V。已知輸電線上損失的功率P線=5 kW，假設(shè)兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是
A.發(fā)電機(jī)輸出的電流I1=40 A
B.輸電線上的電流I線=625 A
C.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=190∶11
D.用戶得到的電流I4=455 A
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發(fā)電機(jī)輸出電流I1== A=400 A，
故A錯誤；
輸電線上損失的功率P線=R線=5 kW，
所以I線==25 A，故B錯誤；
用戶得到的功率P4=P-P線=(100-5) kW=95 kW，則I4== A= A≈ 432 A，即用戶得到的電流為432 A，故==，故C正確，D錯誤。
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9.(2016·全國卷1·16)一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3 Ω、1 Ω和4 Ω， 為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為
A.2 B.3
C.4 D.5
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設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時，副線圈電流為kI；原線圈電流為4I時，副線圈電流為4kI。
根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得UI-I2R1=(kI)2(R2+R3)，4UI-(4I)2R1=(4kI)2R2，聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k=3，選項B正確。
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10.(2020·山東卷·5)圖甲中的理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15 Ω，額定電壓為24 V。定值電阻R1=10 Ω、R2=5 Ω， 滑動變阻器R的最大阻值為10 Ω。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)為
A.1 Ω B.5 Ω
C.6 Ω D.8 Ω
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由題圖乙可得U1=220 V，由=得U2=30 V，
燈泡正常工作時，UL=24 V，I== A=1.6 A
R1兩端電壓UR1=U2-UL=30 V-24 V=6 V
通過R1的電流I1==0.6 A
通過R的電流IR=I-I1=1 A
由歐姆定律得R+R2== Ω=6 Ω
可解得R=1 Ω，選項A正確。
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11.(2021·湖南卷·6)如圖，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2，輸入端C、D接入電壓有效值恒定的交變電源，燈泡L1、L2的阻值始終與定值電阻R0的阻值相同。在滑動變阻器R的滑片從a端滑動到b端的過程中，兩個燈泡始終發(fā)光且工作在額定電壓以內(nèi)，下列說法正確的是
A.L1先變暗后變亮，L2一直變亮
B.L1先變亮后變暗，L2一直變亮
C.L1先變暗后變亮，L2先變亮后變暗
D.L1先變亮后變暗，L2先變亮后變暗
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設(shè)滑片為p，副線圈的總電阻為R2，則有
=+，
解得R2==
則滑動變阻器R的滑片從a端滑到b端過程中，副線圈的總電阻R2先增大后減小，根據(jù)等效電阻關(guān)系有
R等===()2=()2R2
則等效電阻先增大后減小，由歐姆定律有
I1=，I2=I1
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I1先減小后增大，I2先減小后增大，則L1先變暗后變亮。
根據(jù)U1=U-I1R0，U2=U1
由于I1先減小后增大，則副線圈的電壓U2先增大后減
小，通過L2的電流為IL2=，
則滑動變阻器R的滑片從a端滑到b端過程中，Rpb逐漸減小，副線圈的電壓U2增大過程中 IL2增大；在副線圈的電壓U2減小過程中，通過R0的電流為IR0=，
Rap逐漸增大，則IR0減小，則IL2增大，所以L2一直變亮，故選A。

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