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第一讲直流电路与交流电路——课前自测诊断卷考点一直流电路的动态分析1.[考查含容电路的动态问题分析]如图所示电路中，电流表A和电压表V均可视为理想电表。现闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动，下列说法正确的是()A．电流表A的示数变小，电压表V的示数变大B．小灯泡L变亮C．电容器C上电荷量减少D．电源的总功率变大解析：选A闭合开关S后，将滑动变阻器滑片P向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流I减小，则小灯泡L变暗，电流表A的示数变小；电压表的示数U＝E－I(RL＋r)，I减小，其他量不变，则U增大，即电压表V的示数变大，故A正确，B错误。电容器的电压等于变阻器两端的电压，即等于电压表的示数，U增大，由Q＝CU，知电容器C上的电荷量增多，故C错误。电源的总功率P＝EI，I减小，则电源的总功率变小，故D错误。2．[考查电路中平行极板间带电粒子的运动问题]如图所示，A、B是两块水平放置的平行金属板，一带电小球垂直于电场线方向射入板间，小球将向A极板偏转。为了使小球沿射入方向做直线运动，可采用的方法是()A．将原来带正电的小球改为带负电B．将滑动变阻器滑片P适当向左滑动C．适当增大小球所带电荷量D．将极板间距适当增大解析：选D一带电小球垂直于电场线方向射入极板区域后，向A极板偏转，则小球所受电场力向上且电场力大于重力，小球原来就带负电，选项A错误；为使小球沿直线运动，应减小小球所受电场力，将滑动变阻器滑片P适当向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中总电阻减小，总电流增大，R两端电压增大，电容器两端电压增大，板间场强增大，电场力增大，选项B错误；适当增大小球所带电荷量，小球所受电场力增大，选项C错误；将极板间距适当增大，板间场强减小，小球所受电场力减小，可使电场力等于重力，选项D正确。3．[考查电表示数变化量大小的比较][多选]在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数的变化量分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是()A.U2I变大，ΔU2ΔI变小B.U3I变大，ΔU3ΔI不变C．ΔI0，ΔU10，ΔU20，ΔU30D．ΔI0，ΔU10，ΔU20，ΔU30解析：选BD当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2变大，根据欧姆定律U2I＝R2，可知U2I将变大；由U2＝E－I(R1＋r)，可得ΔU2ΔI＝R1＋r，则ΔU2ΔI不变，故A错误。由U3I＝R2＋R1，可知U3I变大；由U3＝E－Ir，可得ΔU3ΔI＝r，则ΔU3ΔI不变，故B正确。R2变大时，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律，可知I变小，所以ΔI0，U1＝IR1变小，所以ΔU10；由路端电压U3＝E－Ir，知U3变大，所以ΔU30，因U3＝U1＋U2，U1减小，则U2增大，所以ΔU2＞0，故C错误，D正确。考点二交流电的产生及描述4.[考查两种交流电的比较]甲、乙图分别表示两种电压的波形，其中甲图所示的电压按正弦规律变化。下列说法正确的是()A．甲图表示交流电，乙图表示直流电B．甲图电压的有效值为220V，乙图电压的有效值小于220VC．乙图电压的瞬时值表达式为u＝2202sin100πt(V)D．甲图电压经过匝数比为1∶10的变压器变压后，频率变为原来的10倍解析：选B由于两图中表示的电流方向都随时间变化，因此都为交流电，故A错误；由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，图甲是正弦式交流电，所以有效值U＝Um2＝220V，故乙图电压小于220V，则B正确；图乙不是正弦式交流电，所以表达式不是正弦函数，故C错误；理想变压器变压后，频率不发生变化，故D错误。5．[考查交流电的产生及瞬时值、有效值]如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则()A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直B．曲线a表示的交变电动势瞬时值为15cos50πt(V)C．曲线a、b对应的线圈转速之比为3∶2D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V解析：选C在t＝0时刻，线圈一定处在中性面上，故A错误；由题图乙可知，a的周期为4×10－2s，ω＝2πT＝50πrad/s；曲线a表示的交变电动势瞬时值为15sin50πt(V)，B错误；b的周期为6×10－2s，则由n＝1T可知，转速与周期成反比，故转速之比为3∶2，故C正确；ωa∶ωb＝n1∶n2＝3∶2，a交流电的最大值为15V，则根据Em＝nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，则有效值为U＝102V＝52V，故D错误。6．[考查交流电的四值及应用][多选]如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，边长L＝10cm的正方形线圈共100匝，线圈总电阻r＝1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路中的电阻R＝4Ω，π取3.14，则()A．线圈转动一周产生的总热量为0.99JB．感应电动势的最大值为314VC．由图示位置转过60°的过程中产生的平均感应电动势为2.6VD．从图示位置开始的16周期内通过R的电荷量为0.87C解析：选AC感应电动势的最大值为：Em＝nBSω＝100×0.5×0.12×2πV＝πV，故B错误；周期为：T＝2πω＝1s，线圈转动一周产生的总热量为：Q＝Em22·1R＋r·T＝π22×14＋1×1J＝π210J≈0.99J，故A正确；转过60°的过程中产生的平均感应电动势E＝nΔΦΔt＝100×32×0.5×0.1216V＝332V≈2.6V，故C正确；平均电动势：E＝nΔΦΔt，平均电流：I＝ER＋r，在16周期内通过电阻R的电荷量为：q＝IΔt，即为：q＝nΔΦR＋r＝nBSsin60°R＋r＝320C≈0.087C，故D错误。考点三交流电路的动态分析7.[考查由变压器输入电压变化引起的动态问题](2019·江苏高考)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20V时，输出电压()A．降低2VB．增加2VC．降低200VD．增加200V解析：选D理想变压器的电压与匝数关系为U1U2＝n1n2＝U1＋ΔU1U2＋ΔU2，整理可得ΔU1ΔU2＝n1n2，即原副线圈匝数比等于电压变化量之比，当ΔU1＝20V时，ΔU2＝200V，选项D正确。8．[考查由变压器负载变化引起的动态问题](2019·南京、盐城二模)如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R为滑动变阻器，理想交流电压表V1和V2的示数分别为U1和U2，理想交流电流表A1和A2的示数分别为I1和I2。下列说法正确的是()A．U1和U2是电压的瞬时值B．I1、I2之比等于原、副线圈的匝数之比C．滑片P向上滑动过程中，U2变大，I1变大D．滑片P向上滑动过程中，U2不变，I1变小解析：选DU1和U2是电压的有效值，选项A错误；I1、I2之比等于原、副线圈的匝数的倒数之比，选项B错误；因初级电压U1和匝数比一定，则U2不变，滑片P向上滑动过程中，因R变大，则I2减小，则I1变小，选项C错误，D正确。9．[考查由变压器原线圈匝数变化引起的动态问题][多选](2019·南通一模)如图所示，理想变压器原线圈接电压为220V的正弦交流电，开关S接1时，原副线圈的匝数比为11∶1，滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是()A．变压器输入功率与输出功率之比为1∶1B．1min内滑动变阻器产生的热量为40JC．仅将S从1拨到2，电流表示数减小D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小解析：选AC根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率之比为1∶1，故A正确；原、副线圈的电压与匝数成正比，所以副线圈两端电压为U2＝n2n1U1＝111×220V＝20V，则1min内滑动变阻器产生的热量为Q＝U22Rt＝20210×60J＝2400J，故B错误；若只将S从1拨到2，副线圈的电压减小，副线圈电流减小，原线圈电流即电流表示数减小，故C正确；将滑动变阻器滑片向下滑动，接入电路中的阻值变大，电流表的读数变小，但对原、副线圈两端的电压无影响，即电压表的读数不变，故D错误。10．[考查自耦变压器的动态问题][多选]一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈，通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入u＝2202sin100πt(V)交变电流，滑动触头处于图示M位置时，灯泡L能正常发光。下列说法正确的是()A．交流电源的频率变为100Hz时，可使灯泡变亮B．减小电容器C的电容，可使灯泡变亮C．将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，电压表示数变小且小于220VD．将滑动触头从N点逆时针旋转到M点的过程中，电压表示数变大且大于220V解析：选AC在a、b间输入电压u＝2202sin100πt(V)，可知交变电流的频率为50Hz，当交流电源的频率变为100Hz时，由于电容器对交变电流的阻碍作用减小，可使灯泡变亮，故A正确；减小电容器C的电容，则对交变电流的阻碍作用增大，灯泡变暗，故B错误；自耦变压器的原线圈匝数大于副线圈匝数，根据变压器原理U1U2＝n1n2，可知输出电压小于220V，将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，自耦变压器的副线圈匝数减小，电压表示数变小，故C正确，D错误。11．[考查变压器与感抗、容抗的综合问题]如图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内()A．电流表A1的示数比A3的小B．电流表A2的示数比A1的小C．电流表A1和A2的示数相同D．电流表的示数都不为零解析：选C原线圈中磁场如题图乙所示变化，则原线圈中的磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流，因线圈电阻不计，故线圈L对恒定电流没有阻碍作用，所以电流表A1和A2的示数相同，而电容器“通交流、隔直流”，所以电流表A3的示数为0。只有C正确。考点四变压器与远距离输电问题12.[考查远距离输电功率分配][多选]如图所示，在远距离输电时，发电厂发电机的输送电功率为P1，输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线损失的电功率为P′，输电线末端的电压为U2，用户得到的电功率为P2。下列关系式正确的是()A．P′＝U12RB．P′＝U1－U22RC．P′＝I2RD．P2＝P1－P12RU12解析：选BCD根据公式P′＝I2R＝U1－U22R，故A错误，B、C正确；根据总功率相等可以知道P2＝P1－I2R＝P1－P12RU12，故D正确。13．[考查远距离输电的相关计算][多选]某大型光伏电站的功率是500kW，电压为12V，送往外地时，先通过逆变器(作用是将直流电压转变为高频的高压交流电)转化为220V的交流电(转化效率为80%)，然后经变压器Ⅰ升压为20000V，通过总电阻为R＝20Ω的输电线路送往某地，再经变压器Ⅱ降为220V电压供用户使用。下列说法正确的是()A．变压器Ⅱ的原、副线圈匝数比为1000∶11B．变压器Ⅰ的原、副线圈匝数比为11∶1000C．用户最多可使用的功率为392kWD．用户负载越多，线路上损耗的功率越小解析：选BC直流电转变为交流电后的功率为P＝500×0.8kW＝400kW根据U1U2＝n1n2可得：n1n2＝22020000＝111000电线上损失的电压为ΔU＝I2R＝PU2R＝400×10320000×20V＝400V则U3＝U2－ΔU＝20000V－400V＝19600V由U3U4＝n3n4得：n3n4＝19600220＝98