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恒定电流和交变电流(限时45分钟)一、单项选择题(每小题6分，共48分)1．(2015·安徽理综)一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()A.mv22eLB.mv2SneC．ρnevD.ρevSL答案：C解析：由电流定义可知：I＝qt＝nvtSet＝neSv，由欧姆定律可得：U＝IR＝neSv·ρLS＝ρneLv，又E＝UL，故E＝ρnev，选项C正确．2．(2015·江苏单科)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220V交变电流改变为110V．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为()A．200B．400C．1600D．3200答案：B解析：根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系U1U2＝n1n2，得n2＝n1U2U1＝800×110220＝400，选项B正确．3．(2014·江苏单科)远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()A.I1I2＝n1n2B．I2＝U2RC．I1U1＝I22RD．I1U1＝I2U2答案：D解析：根据变压器的工作原理可知I1I2＝n2n1，所以选项A错误；因U2、I2、R不满足欧姆定律公式中物理量之间的对应关系，所以选项B错误；U1I1＝U2I2，但U2I2≠I22R，选项C错误，D正确．4．(2015·广东理综)如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器．原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V．调节前后()A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2答案：C解析：根据欧姆定律I＝UR，U2由220V降至110V，副线圈上的电流变为原来的12，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A错误；根据P＝UI知，U、I均变为原来的12时，副线圈上输出的功率变为原来的14，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系U1U2＝n1n2，当U2由220V降至110V时，n2变为原来的12，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C正确；根据理想变压器P入＝P出，所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D错误．5．(2014·福建理综)如图所示为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻RL2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A、B端接入低压交流电源时()A．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压答案：D解析：远距离输电过程中，应用高压输电能够减小输电线上的功率损失，R1上消耗的功率小于R3上消耗的功率，C项错；而比较两个不同输电回路，输电线电阻相同，由P损＝I2·2R可知，A1示数小于A2示数，A项错；根据欧姆定律可知，R2两端电压小于R4两端电压，D项正确；由于输电线上损失的电压不同，故两灯泡两端电压不同，故亮度不同，B项错．6.某研究小组设计了一个如图所示的电路，已知R的阻值不随温度变化，与R并联的是一个理想交流电压表，D是理想二极管(导电特点是正向电阻为零，反向电阻为无穷大)．在A、B间加一交流电压，瞬时值的表达式为u＝202sin100πt(V)，则交流电压表的示数为()A．10VB．20VC．15VD．14.1V答案：D解析：因为理想二极管具有单向导电的特性，由电流的热效应知U2RT＝Um22RT2，所以交流电压表的读数U＝Um2＝14.1V，所以选项D正确．7．(2014·浙江理综)如图所示为远距离交流输电的简化电路图．发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1.在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2.则()A．用户端的电压为I1U1I2B．输电线上的电压降为UC．理想变压器的输入功率为I21rD．输电线路上损失的电功率为I1U答案：A解析：由理想变压器输入、输出功率相等可知P1＝P2，即U1I1＝U2I2，U2＝I1U1I2，A正确．输电线上的电压降为ΔU＝U－U1，B错．理想变压器的输入功率P＝U1I1＝UI1－I21r，C错．输电线路上损失的电功率为ΔP＝I21r＝I1U－I1U1，D错．8．如图所示电路中，已知电源的内阻r＜R2，电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值．闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P由变阻器的中点向左滑动的过程中，下列说法中正确的有()A．A1的示数不断减小，A2的示数不断减小B．V1的示数先变小后变大，V2的示数先变大后变小C．电源内部的热功率先变大后变小D．电源的输出功率先变小后变大答案：D解析：因电阻R1的阻值小于R0的最大值，当滑片P由中点向左滑动时，R1和R0的总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，电压表V1的示数先增大后减小，V2的示数先减小后增大，B错误；由P内＝I2r可知，电源内部发热功率先减小后增大，C错误；因r＜R2，故当滑片向左滑动时总外电阻一定大于r，且先增大后减小，输出功率应先变小后变大，D正确；当R1和R0的总电阻增大的过程中，V1的示数变大，V2的示数变小，R并上电压增大，又R1支路电阻变小，故A2的示数变大，A错误．二、多项选择题(每小题7分，共42分)9．(2014·山东理综)如图所示，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220V和2.2A．以下判断正确的是()A．变压器输入功率为484WB．通过原线圈的电流的有效值为0.6AC．通过副线圈的电流的最大值为2.2AD．变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3答案：BD解析：变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60W＝132W，选项A错误；由U1U2＝n1n2得n1n2＝U1U2＝22060＝113，选项D正确；由I1I2＝n2n1得I1＝n2n1I2＝311×2.2A＝0.6A，选项B正确；根据I＝Im2得副线圈上的电流的最大值I2m＝2I2＝2.22A，选项C错误．10．(2014·新课标全国卷Ⅱ)如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则()A．Uab∶Ucd＝n1∶n2B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大D．将二极管短路，电流表的读数加倍答案：BD解析：变压器的变压比U1U2＝n1n2，其中U1、U2是变压器原、副线圈两端的电压．U1＝Uab，由于二极管的单向导电特性，Ucd≠U2，选项A错误．增大负载电阻R的阻值，负载的电功率减小，由于P入＝P出，且P入＝I1Uab，所以原线圈上的电流I1减小，即电流表的读数变小，选项B正确．c、d端的电压由输入电压Uab决定，负载电阻R的阻值变小时，Ucd不变，选项C错误．根据变压器上的能量关系有E输入＝E输出，在一个周期T内，二极管未短路时有UabI1T＝U2R·T2＋0(U为副线圈两端的电压)，二极管短路时有UabI2T＝U2RT，由以上两式得I2＝2I1，选项D正确．11．(2015·滨州二模)如图所示，C1＝6μF，C2＝3μF，R1＝3Ω，R2＝6Ω，电源电动势E＝18V，内阻不计．下列说法正确的是()A．开关S断开时，a、b两点电势相等B．开关S闭合后，a、b两点间的电流是2AC.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D．不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大答案：BC解析：S断开时外电路处于断路状态，两电阻中无电流通过，电阻两端电势相等，由题图知a点电势与电源负极电势相等，而b点电势与电源正极电势相等，A错误；S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势U＝18V，此时Q1＝UC1＝108×10－6C，Q2＝UC2＝54×10－6C，当S闭合后，R1、R2串联I＝ER1＋R2＝2A，故B正确；此时C1两端电压等于R1两端电压U1＝IR1＝6V，C2两端电压与R2两端电压相等U2＝IR2＝12V，此时C1、C2所带的电荷量分别为Q1′＝C1U1＝36×10－6C，Q2′＝C2U2＝36×10－6C，可见Q1′＝Q2′，可见C正确，D错误．12．(2014·广东理综)如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合电键S，下列说法正确的是()A．P向下滑动时，灯L变亮B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大答案：BD解析：由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，则选项A错误，B正确；滑片P上滑，电阻减小，电流I2增大，则原线圈输入电流I1也增大，故选项C错误；此时变压器输出功率P2＝U2I2将变大，故选项D正确．13．(2015·天津理综)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．在原线圈上加一电压为U的正弦交流电，则()A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小答案：BC解析：保持Q的位置不动，则U2不变，将P向上滑动时，R接入电路的电阻变大，根据I2＝U2R0＋R知，I2变小，由I1I2＝n2n1得I1也变小，即电流表读数变小，选项A错误，B正确；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，U2变大，则根据P2＝U22R0＋R知副线圈输出功率变大，由P1＝P2知，变压器原线圈输入功率P1变大，而P1＝I1U，输入电压U一定，I1变大，即电流表读数变大，选项C正确，D错误．14．如图所示的电路中，各电表为理想电表，设V1、V2、A的读数分别是U1、U2、I，当滑动变阻器R2的滑动头从某位置向左移动一小段距离的过程中，V1、V2、A读数的变化量分别为ΔU1、ΔU2、ΔI，电源内阻不能忽略，则下列说法正确的是()A．U2与I的比值增大，U2与I的乘积也增大B．U1与I的比值不变，U1与I的乘积增大C．ΔU2与ΔI的比值等于ΔU1与ΔI的比值D．ΔU1与ΔI的比值等于任何时刻U1与I的比值答案：BD解析：滑动头向左滑动过程中，R2变小，电流表示数增大，电源的路端电压减小，由于U1I＝R1＝ΔU1ΔI，故D正确；又U1I＝I2R1，故随I的增大，U1I增大，B正确；U2I＝R2，随R2的减小而减小，而U2＝E－I(r＋R1)，故ΔU2ΔI＝r＋R1，所以ΔU2ΔI≠ΔU1ΔI，A、C均错误．