專題升級訓練八直流電路與交流電路（時間：60分鐘滿分：100分）一、單選題（共4小題，每小題6分，共24分）1（2011上海綜合，8）家用電器即使沒有使用，只要插頭插在電源上處于待機狀態，就會消耗電能。根據下表提供的數據，估算這些電器待機1天耗電約為（）家用電器1臺臺式電腦1臺平板電視機1臺空調1臺洗衣機待機功率（瓦）4142a0.3度 b0.6度 c0.9度 d1.2度2（2012課標全國理綜，17）自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數可調。已知變壓器線圈總匝數為1 900匝；原線圈為1 100匝，接在有效值為220 v的交流電源上。當變壓器輸出電壓調至最大時，負載r上的功率為2.0 kw。設此時原線圈中電流有效值為i1，負載兩端電壓的有效值為u2，且變壓器是理想的，則u2和i1分別約為（）a380 v和5.3 a b380 v和9.1 ac240 v和5.3 a d240 v和9.1 a3如圖所示，50匝矩形閉合導線框abcd處于磁感應強度大小bt的水平勻強磁場中，線框面積s0.5 m2，線框電阻不計。線框繞垂直于磁場的軸oo以角速度200 rad/s勻速轉動，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220 v 60 w”燈泡，且燈泡正常發光，熔斷器允許通過的最大電流為10 a，下列說法中正確的是（）a圖示位置穿過線框的磁通量變化率不為零b線框中產生交變電壓的表達式為u500sin（200t）vc變壓器原、副線圈匝數之比為5011d允許變壓器輸出的最大功率為2 200 w4（2012重慶理綜，15）如圖所示，理想變壓器的原線圈接u11 000sin 100t（v）的交變電壓，副線圈通過電阻r6 的導線對“220 v/880 w”的電器rl供電，該電器正常工作。由此可知（）a原、副線圈的匝數比為501b交變電壓的頻率為100 hzc副線圈中電流的有效值為4 ad變壓器的輸入功率為880 w二、雙選題（共6小題，每題8分，共48分，選對但不全的得4分，有選錯的不得分）5一個電池組的電動勢為e，內阻為r，用它給一電阻為r的直流電動機供電，當電動機正常工作時，通過電動機的電流為i，電動機兩端的電壓為u，經時間t（）a電流在電源內外電路做的功為iutb電池消耗的化學能為ietc電動機輸出的機械能為ieti2（rr）td電池組的效率為6（2010江蘇單科，7）在如圖所示的遠距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為理想變壓器，發電廠的輸出電壓和輸電線的電阻均不變。隨著發電廠輸出功率的增大，下列說法中正確的有（）a升壓變壓器的輸出電壓增大b降壓變壓器的輸出電壓增大c輸電線上損耗的功率增大d輸電線上損耗的功率占總功率的比例增大7如圖所示電路中，電源內阻不計，三個小燈泡完全相同且外電路變化時每個燈泡兩端的電壓都不會超過其額定電壓。開始時只有s1閉合。當s2也閉合后，下列說法正確的是（）a燈泡l1變亮b燈泡l2變亮c電容器c的帶電荷量將增加d閉合s2的瞬間流過電流表的電流方向自右向左8（2011山東臨沂二模理綜，21）某興趣小組用實驗室的手搖發電機和一個可看做理想的小變壓器給一個燈泡供電，電路如圖。當線圈以較大的轉速n勻速轉動時，額定電壓為u0的燈泡正常發光，電壓表示數是u1。已知線圈電阻是r，燈泡電阻是r，則有（）a變壓器輸入電壓的瞬時值是uu1sin 2ntb變壓器的匝數比是u1u0c電流表的示數是d線圈中產生的電動勢最大值是eu19（ 2012山東煙臺一模）如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為101，電阻r22 ，各電表均為理想電表。副線圈輸出電壓的變化規律如圖乙所示。下列說法正確的是（）a輸入電壓的頻率為100 hzb電壓表的示數為220 vc電流表的示數為1 ad電阻r消耗的電功率是22 w10在如圖所示的ui圖象中，直線為某電源的路端電壓與電流的關系，直線為某一電阻r的伏安特性曲線，用該電源直接與電阻r連接成閉合電路，由圖象可知（）ar的阻值為1.5 b電源電動勢為3 v，內阻為0.5 c電源的輸出功率為3.0 wd電阻r消耗的功率為1.5 w三、計算題（共28分）11（12分）（2012安徽理綜，23）如圖甲是交流發電機模型示意圖。在磁感應強度為b的勻強磁場中，有一矩形線圈abcd可繞線圈平面內垂直于磁感線的軸oo轉動，由線圈引出的導線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞oo轉動的金屬圓環相連接，金屬圓環又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉動中就可以保持和外電路電阻r形成閉合電路。圖乙是主視圖，導線ab和cd分別用它們的橫截面來表示。已知ab長度為l1，bc長度為l2，線圈以恒定角速度逆時針轉動。（只考慮單匝線圈） 甲 乙 丙（1）線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導t時刻整個線圈中的感應電動勢e1的表達式；（2）線圈平面處于與中性面成0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應電動勢e2的表達式；（3）若線圈電阻為r，求線圈每轉動一周電阻r上產生的焦耳熱。（其他電阻均不計）12（16分）（2012江蘇單科，13）某興趣小組設計了一種發電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區域的圓心角均為，磁場均沿半徑方向。匝數為n的矩形線圈abcd的邊長abcdl、bcad2l。線圈以角速度繞中心軸勻速轉動，bc和ad邊同時進入磁場。在磁場中，兩條邊所經過處的磁感應強度大小均為b、方向始終與兩邊的運動方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為r。求：（1）線圈切割磁感線時，感應電動勢的大小em；（2）線圈切割磁感線時，bc邊所受安培力的大小f；（3）外接電阻上電流的有效值i。參考答案1a解析：1 kwh1033 600 j3.6106 j，這些用電器一天耗電wpt（4142）243 600 j9.5105 j0.3 kwh。故a正確，b、c、d錯誤。2b解析：因變壓器輸出電壓調至最大，故副線圈為1 900匝，由變壓器兩端的電壓與匝數成正比，即，故副線圈的電壓有效值u2為380 v；因變壓器為理想變壓器，故其輸入功率等于輸出功率，即p1p2，由p1u1i1得i19.1 a，b正確。3b解析：題圖示位置穿過線框的磁通量最大，但由于沒有邊切割磁感線，所以無感應電動勢磁通量的變化率為零，a選項錯誤；線框中交變電壓unbssin t500sin 200t v，b選項正確；變壓器原、副線圈匝數之比，c選項錯誤；變壓器輸出的最大功率等于輸入的最大功率pui50010 w5 000 w，d選項錯誤。4c解析：副線圈中的電流與用電器中的電流相同，i24 a，c正確；輸電線上消耗電壓u耗i2r24 v，變壓器輸出電壓u2244 v，輸入、輸出功率p入p出i2u2976 w，d錯誤；輸入電壓的有效值為11 000 v，原副線圈的匝數比等于11 00024445.11，a錯誤；由輸入電壓的表達式知，fhz50 hz，b錯誤。5bc解析：由閉合電路歐姆定律和能量守恒知，電池消耗的化學能提供了電源在內外電路所做的功w，wieti（uir）t（iui2r）t。電動機的機械能e機uiti2rt（eir）iti2rteiti2（rr）t。電池組的效率100%100%。故b、c正確。6cd解析：升壓變壓器的輸出電壓由電源電壓及匝數比決定，輸出功率變大時升壓變壓器的輸出電壓不變，a項錯誤。由i可知當輸出功率增大時輸出電流增大，由u損ir及p損i2r可知u損及p損均增大，故c項正確。當u損增大時降壓變壓器的輸出電壓減小，b選項錯誤。由p損r可知r。當輸出功率增大時輸電線損耗比例增大，d項正確。7ad解析：只有s1閉合時，l1和l2串聯，電容器兩端的電壓等于電源兩端的電壓。s2閉合后，l3和l2并聯，再和l1串聯。則l1兩端的電壓增大，故l1變亮，電容器兩端的電壓減小，故電容器放電，電荷量減小。電流表上的電流是電容器的放電電流，故方向從右向左。可知a、d正確。8bc解析：電壓表示數為有效值，則變壓器輸入電壓的最大值為u1，選項a錯誤；根據變壓規律知，選項b正確；流過燈泡的電流即流過副線圈的電流i2u0/r，根據變流規律有，解得，選項c正確；線圈中產生的電動勢最大值為em，根據閉合電路歐姆定律可得emu1i1ru1，選項d錯誤。9bd解析：副線圈輸出電壓的有效值為22 v，周期為0.02 s，頻率為50hz，輸入電壓的頻率也為50 hz，電壓表的示數即原線圈的電壓為220 v；副線圈的電流為1 a，所以原線圈電流為0.1 a；電阻r消耗的電功率p222 w，選項b、d正確。10ad解析：r的阻值為圖線的斜率，1.5 ，圖線在縱軸上的截距為電動勢3 v，圖線斜率的絕對值為內阻0.5 ，兩圖線的交點電阻r接入電源的工作值，電源的輸出功率為pui1.5 w，也是電阻r消耗的功率，選項a、d正確。11答案：見解析解析：（1）如圖所示，矩形線圈abcd轉動過程中，只有ab和cd切割磁感線，設ab和cd的轉動速度為v，則v在t時刻，導線ab和cd因切割磁感線而產生的感應電動勢均為e1bl1v由圖可知vvsin t則整個線圈的感應電動勢為e12e1bl1l2sin t（2）當線圈由題圖丙位置開始運動時