专题10 直流电路与交流电路

1、1(2015·新课标全国·16)一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦交流电源上，如图1所示设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()图1AU66 V，k BU22 V，kCU66 V，k DU22 V，k2(2015·四川理综·4)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图2所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电

2、阻，则发电机输出电压()图2A峰值是e0 B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne03(多选)(2015·天津理综·6)如图3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()图3A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4(2015·福建理综·15

3、)图4为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压uUmsin t的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为()图4A() B()C4()2()2r D4()2()2r1题型特点(1)交流电路部分主要考查交变电流的产生和描述、交流电有效值、变压器的规律及动态分析、远距离输电等知识点(2)直流电路部分主要考查电路的简化，直流电路的动态分析，电路故障的分析与判断，含容电路的分析和计算，直流电路中能量转化问题等等2命题趋势高考对电路知识的单独考查主要是交流电路部分，特别是变

4、压器与远距离输电相结合的动态分析问题是命题热点，而直流电路内容的考查通常与实验结合在一起，一般不单独命题考题一直流电路的分析1(多选)(2015·益阳市四月调研)一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U，则()A通过导线的电流为B通过导线的电流为C导线中自由电子定向移动的速率为D导线中自由电子定向移动的速率为2(多选)(2015·沈阳四校联考)如图5所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R1和R2为定值电阻

5、，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流计，A为理想电流表，开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态，则以下说法正确的是()图5A在P向上移动的过程中，A表的示数变大，油滴仍然静止，G中有方向由a至b的电流B在P向上移动的过程中，A表的示数变小，油滴向上加速运动，G中有由b至a的电流C在P向下移动的过程中，A表的示数变大，油滴向下加速运动，G中有由a至b的电流D在P向下移动的过程中，A表的示数变小，油滴向上加速运动，G中有由b至a的电流3(多选)(2015·湖南省十三校第二次联考)如图6所示，电流表A1(03 A)和A2(00.6 A)是由两个相同的电

6、流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是()图6AA1、A2的读数之比为11BA1、A2的读数之比为51CA1、A2的指针偏转角度之比为11DA1、A2的指针偏转角度之比为154(2015·莱芜市模拟)如图7所示，电源内阻不可忽略，电路中接有一小灯泡和一电动机小灯泡L上标有“6 V12 W”字样，电动机的线圈电阻RM0.50 .若灯泡正常发光时，电源的输出电压为12 V，此时()图7A整个电路消耗的电功率为24 WB电动机的热功率为12 WC电动机的输出功率为12 WD电动机的输入功率为12 W1闭合电路动态分析的三种常用方法(1)

7、程序分析法：流程如下R增大减小I减小增大U减小增大U增大减小(2)利用结论法：即“串反并同”法“串反”即某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都减小(增大)；“并同”即某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都增大(减小)(3)极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，使电阻最大或电阻为零去讨论2电路中的电功、电热、电功率和热功率(1)纯电阻电路：QWUItI2RtPUII2R(2)非纯电阻电路W>Q(WQE其他)P电>P热(P电P热P其他)考题二交变电流的产生及描

8、述5(2015·南充市三诊)在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动(如图8甲所示)，产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是()图8A从t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零B从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为Ct4时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为E0Dt1时刻电阻R的发热功率为6(2015·江西八所重点中学4月联考)将硬导线中间一段折成半圆形，使其半径为R，让它在磁感应强度为B，方向如图9所示的匀强磁场中

9、绕轴MN匀速转动导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P、电阻为r的小灯泡并正常发光电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则下列说法正确的是()图9A半圆形硬导线的转速B半圆形硬导线的转速C半圆形硬导线从图示位置转90°通过小灯泡的电荷量为D半圆形硬导线从图示位置转90°过程中通过小灯泡的电荷量为07(多选)(2015·洛阳二次统考)海洋中蕴藏着巨大的能量，利用海洋的波浪可以发电在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理示意图如图10甲所示浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，该线圈与阻值R

10、15 的灯泡相连，浮桶下部由内、外两密封圆筒构成(图中斜线阴影部分)，如图乙所示，其内为产生磁场的磁体，与浮桶内侧面的缝隙忽略不计；匝数N200的线圈所在处辐射磁场的磁感应强度B0.2 T，线圈直径D0.4 m，电阻r1 .取重力加速度g10 m/s2，210.若浮桶随波浪上下运动的速度可表示为v0.4sin (t) m/s.则下列说法正确的是()图10A波浪发电产生电动势e的瞬时表达式为e16 sin (t) VB灯泡中电流i的瞬时表达式为i4sin (t) AC灯泡的电功率为120 WD灯泡两端电压的有效值为 V1两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，SB，最大，0，e0，i0，

11、电流方向将发生改变(2)线圈平面与中性面垂直时，SB，0，最大，e最大，i最大，电流方向不改变2正弦式交流电的“四值”3只有正弦式交流电最大值与有效值间才有倍关系考题三变压器及远距离输电8(多选)(2015·天津市河西区二模)如图11所示，一个理想变压器上有三组线圈，三组线圈匝数之比为n1n2n3321，现将三只相同的灯泡分别接入三组线圈中，并把n1的接线端接上交变电源，接通电源后，下列各项正确的是()图11A若L1正常发光，那么L2、L3都不能正常发光B若L2正常发光，那么L1将烧毁C若L2正常发光，那么L1、L3都不能正常发光D若L3正常发光，那么L2将烧毁9(2015·

12、;广州二模)如图12为模拟远距离输电电路，两理想变压器的线圈匝数n1n4<n2n3，A1、A2、A3为相同的理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，则()图12AA1、A2的示数相等BA2、A3的示数相等CA1的示数大于A2的示数DA2的示数大于A3的示数10(多选)(2015·黑龙江第六中学三模)某小型发电站通过升压变压器向60 km远处的用户供电，在用户端用降压变压器将高压电变为220 V供用户使用(设两个变压器均为理想变压器)，输电示意图如图13所示已知输电线的电阻率为1.25×108 ·m，横截面积为1.5×104 m2，发电机输出功

13、率为20 kW，输出电压为250 V，若线路损耗的功率为输出功率的5%.则下列说法正确的是()图13A发电机是将其他形式的能转化为电能的设备，发电原理是法拉第电磁感应定律B输电线上的电流为10 AC.>D升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压11(2015·邢台四模)如图14所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比n1n221，原线圈接正弦式交流电，副线圈接电动机，电动机线圈电阻为R，当输入端接通电源后，电流表读数为I，电动机带动一质量为m的重物以速度v匀速上升，若电动机因摩擦造成的能量损失不计，则图中电压表的读数为()图14A4IR B.C4IR D.IR变压器电路的动态分

14、析技巧(1)根据题意弄清变量和不变量；(2)弄清动态变化过程中的决定关系；(3)利用直流电路的动态分析方法，具体思路如下：专题综合练1(2015·邢台四模)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a>b>c.电流沿以下方向经过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是()2(2015·江苏单科·1)一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为()A200 B400C1 600 D3 2003(多选)(2015·雅安三诊)

15、今有某小型发电机和一理想变压器连接后给一个灯泡供电，电路如图15(电压表和电流表均为理想电表)已知该发电机线圈匝数为N，电阻为r，当线圈以转速n匀速转动时，电压表示数为U，灯泡(额定电压为U0.电阻恒为R)恰能正常发光，则()图15A交压器的匝数比为UU0B电流表的示数为C在图示位置时，发电机线圈的磁通量为D从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值表达式为uUsin 2nt4(2015·南平5月质检)如图16所示，图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()图16A图甲表示交流电，图乙表示直流电B图甲电压的有效值为220 V，图乙电压的有

16、效值小于220 VC图乙电压的瞬时值表达式为u220sin 100t VD图甲电压经过匝数比为101的变压器变压后，频率变为原来的0.1倍5(2015·广东理综·15)如图17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220 V降至110 V，调节前后()图17A副线圈中的电流比为12B副线圈输出功率比为21C副线圈的接入匝数比为21D原线圈输入功率比为126(2015·金丽衢十二校二次联考)如图18所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，电阻R2为定值电阻，R1为

17、滑动变阻器，A、B为水平放置的电容器的上下两个极板当滑动变阻器R1处于某位置时，A、B两板间的带电油滴恰好悬浮不动，则下列说法中正确的是()图18A两极板A、B间正对面积减小其他条件不变时，油滴将向下运动B移动R1的滑动触头且其他条件不变时，电压表的读数增大了U，则电阻R2两端的电压减小了UCR1滑动触头向左移动且其他条件不变时，带电油滴向上运动DR1滑动触头向右移动且其他条件不变时，R2上消耗的热功率变小7(2015·安徽皖南八校二联考)电吹风是生活中的常用电器某款电吹风的各项参数如下表所示，其电路图如图19所示，理想变压器的两线圈匝数分别为n1和n2，a、b、c、d为四个固定触点

18、，可动的扇形金属片P可同时接触两个触点触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹自然风三种不同的工作状态关于该款电吹风，下列说法中正确的是()热风时输入功率450 W自然风时输入功率50 W小风扇额定电压50 V正常工作时小风扇的机械功率42 W图19A触片P与触点b、c接触时，电吹风吹热风B变压器两线圈的匝数比n1n2225C小风扇线圈电阻为8 D电热丝正常工作时电阻为6.25 8(2015·临汾四校二模)在如图20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，电表示数变化量的绝对值分别用

19、I、U1、U2和U3表示下列说法正确的是()图20A.不变，变大B.变大，不变C.变大，变大D电源的输出功率变大9(2015·河南省实验中学二调)普通的交流电压表是不能直接接在高压输电线路上测量电压的，通常要通过电压互感器来连接图21中电压互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电压为Uab；cd一侧线圈的匝数较多，工作时电压为Ucd.为了使电压表能正常工作，则()图21Aab接MN，cd接PQ，Uab<UcdBab接MN，cd接PQ，Uab>UcdCab接PQ，cd接MN，Uab<UcdDab接PQ，cd接MN，Uab>Ucd10(多选)(2015·海

20、南单科·10)如图22所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为41，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R11R0，是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则()图22A此时原线圈两端电压的最大值约为34 VB此时原线圈两端电压的最大值约为24 VC原线圈两端原来的电压有效值约为68 VD原线圈两端原来的电压有效值约为48 V11(多选)(2015·怀化二模)如图23所示，一理想变压器原线圈接正弦交变电源，副线圈接有三盏相同的灯(不计灯丝电阻的变化)，灯上均

21、标有(36 V,6 W)字样，此时L1恰正常发光，图中两个电表均为理想电表，其中电流表显示读数为0.5 A，下列说法正确的是()图23A原、副线圈匝数之比为31B变压器的输入功率为12 WC电压表的读数为18 VD若L3突然断路，则L1变暗，L2变亮，输入功率减小答案精析专题10直流电路与交流电路真题示例1A原、副线圈电压比等于匝数比，根据副线圈负载电阻的电压U，可知副线圈电压为U，原线圈电压为3U，副线圈电流I2，根据得原线圈电流I1，那么原线圈输入电压220 V3U×R，整理可得U66 V；原、副线圈电阻消耗的功率根据PI2R，电阻相等，I1I213，可得功率之比为P1P219，

22、即k.根据以上分析可知选项A正确2D矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，所以发电机的电动势峰值为2Ne0，A、B错误；由于不计线圈的电阻，所以发电机的输出电压峰值为2Ne0，故有效值为Ne0，故D正确3BC保持Q位置不动，副线圈电压U2不变，当P上滑时，R增大，由P可知总功率减小，原线圈电压U1不变，由PU1I1可知原线圈电流I1减小，故A错误，B正确；保持P位置不动，Q上滑时，由知U2增大，同理分析原线圈电流I1增大，故C正确，D错误4C原线圈电压的有效值：U1，根据可得U2 ，又因为是理想变压器，所以T的副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率P，所以输电线上的电流I，输电

23、线上损失的电功率为PI2·2r4r22，所以C正确，A、B、D错误考题一直流电路的分析1AD将金属导线均匀拉长，因半径变为原来的一半，则横截面积为原来的，其长度变为原来的4倍，根据电阻定律R分析得到，电阻变为原来的16倍，电压变为2U时，根据欧姆定律I可知，电流变为.故A正确，B错误电流的微观表达式InevS，其中n、e不变，电流I为原来的，横截面积S变为原来的倍，则自由电子定向移动的平均速率为.故C错误，D正确2BC油滴原来处于平衡状态，重力和静电力平衡；电容器与滑动变阻器R、电阻R2相并联后与R1串联，滑片向上移动，电阻R变大，电路总电阻变大，电流变小，电容器两端电压为：UEI(

24、rR1)，故电容器两端电压变大，带电荷量变大，电场力变大，油滴向上加速；电容器充电，故G中电流从b到a，故A错误，B正确在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程，电阻R变小，电路总电阻变小，电流变大，电容器两端电压为：UEI(rR1)，故电容器两端电压变小，带电荷量变小，电场力变小，油滴向下加速；电容器放电，故G中电流从a到b，故C正确，D错误3BC电流表A1(03 A)和A2(00.6 A)是由两个相同的电流计改装而成，都是并联电阻，在题图中两电流计也是并联的，所以C正确；它们的量程之比为51，即总电阻之比为15，所以并联时读数之比51，所以B正确4D灯泡正常发光，则电路电流IIL A2 A；已知

25、电路电流，由于不知电源电动势，无法求出整个电路消耗的电功率，故A错误；电动机的热功率PQI2RM22×0.5 W2 W，故B错误；灯泡正常发光时，电动机电压UMUUL(126) V6 V，电动机的输入功率PUMI6×2 W12 W，电动机的输出功率P出PPQ12 W2 W10 W，故C错误，D正确考题二交变电流的产生及描述5D由于磁通量是双向标量，在t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量不为零，为12BS，故A错误；通过电阻的电荷量Q，所以t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量Q，故B错误；由于产生的电动势最大，所以磁通量时间图象中，在电动势最大时，线圈中磁通量的变化率最大

26、，即E0nk，所以k，故C错误；求功率时需用有效值，所以E，所以电流I，R的发热功率为P，故D正确6A设灯泡的额定电压为U，则P，得到U.由于除灯泡外，其余部分电阻不计，则UEm，而EmBS2BSn2B×R2n，故有：n，故A正确，B错误；从该位置旋转90°的过程中，穿过半圆形硬导线平面的磁通量的变化量为B×R2R2B，根据推论得到，通过小灯泡的电荷量为q，故C、D错误7BC线圈在浮桶里随波浪上下运动切割磁感线产生感应电动势，eNBLvNBDv200×0.2××0.4×0.4sin (t) V64sin (t) V，故A错误

27、；R总(151) 16 ，则灯泡中电流i的瞬时表达式为i4sin (t) A，故B正确；灯泡中电流的有效值为I A2 A，灯泡的电功率PI2R120 W，故C正确；灯泡两端电压的有效值为UIR15×2 V30 V，D错误考题三变压器及远距离输电8ACD变压器除了改变电压，还会改变电流当次级线圈接通时，电流就按一定的比例会反馈到初级线圈上I1由I2与I3的反馈而成，因为n1n2n3321，设原线圈电压为3U，则副线圈电压分别为2U和U，根据输入功率等于输出功率知：3UI12UI2UI3，又I22I3，联立得：I1I3I2.设正常发光时电流为I.若L1正常发光，那么L2电流大于I将烧坏、

28、L3电流小于I不能正常发光，A正确；若L2正常发光，那么L1和L3电流都小于I不能正常发光，B错误，C正确；若L3正常发光，那么L2电流大于I烧毁，D正确9C根据变压器的规律电流与匝数成反比，得，且n1<n2，故A1的示数大于A2的示数，故A错误，C正确；同理，A2的示数小于A3的示数，故B、D错误10AB发电机是通过电磁感应将其他形式的能转化为电能的设备，其原理为法拉第电磁感应定律，故A正确；由电阻定律可知，R1.25×108× 10 ；由功率公式可得：5%PI2R解得：I10 A，故B正确；由功率公式PUI可得，输电电压U2 V2 000 V，则8，降压变压器输入

29、电压U3U2IR2 00010×10 V1 900 V，则8.6，故<，故C、D错误11A电流与匝数成反比，副线圈的电流为2I，输入功率等于副线圈消耗的功率：P(2I)2RmgvUI，所以电压表的读数U4IR.专题综合练1A由电阻的决定式可知，A中电阻RA，B中电阻RB；C中电阻RC；D中电阻RD，故电阻最小的为A.2B根据变压器的变压规律得，n2n1×800400，选项B正确3AB电压与匝数成正比，所以变压器的原、副线圈的匝数比是n1n2UU0，故A正确；灯泡电流是，理想变压器的输入功率和输出功率相等，灯泡正常发光时电功率为P，所以输入功率为P，U0 ·I

30、U，即电流表读数I，故B正确；手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是EmI(Rr)Nm，解得最大磁通量m，故C错误；线圈以较大的转速n匀速转动时，所以2n，所以变压器输入电压的瞬时值uUsin 2nt，故D错误4B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，题图甲电压比题图乙电压大，根据有效值的定义可知，题图甲的有效值要比题图乙的有效值大，题图甲是正弦式交流电，所以有效值U220 V，题图乙的有效值小于220 V，故B正确；题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5C在输入电压U1和原线圈匝数n1不变的情况下，使输出电压U2有效值由220 V降至110 V，由知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为21，故C正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为21，故A错误；由PUI知，输出功率之比为41，故B错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为41，故D错误6D仅把两极板A、B间正对面积减小，电容器的电压不变，由E分析得知，板间场强不变，油滴所受电场力不变，则油滴仍保持静止，故A错误；移动R1的滑动触头且其他条件不变时，电压表的读数增大了U，说明变阻器的电阻增大，总电流减小，电源内电阻电压减小，则电阻R