新高考物理二轮复习专题强化训练11讲 恒定电流与交变电流（含解析）

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11讲 恒定电流与交变电流专题强化训练
一、单选题
1．（2022秋·内蒙古乌兰察布·高三集宁一中校考阶段练习）在如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，三个可变电阻分别用R1、R2和R3表示。那么，在三个可变电阻的阻值变化的过程中，一定能够使得通过R3的电流变小的方案是（　　）

A．R1、R2和R3都变大 B．R1、R2和R3都变小
C．R1和R2变大，R3变小 D．R1和R3变大，R2变小
【答案】D
【详解】A．单独分析各个电阻变化的影响，当变大时，中电流会变小；当变大时，中电流会变大；当变大时会使其通过自身的电流变小；可得当R1、R2和R3都变大时，通过R3的电流不一定变小，A错误；
B．同理，当变小时，中电流会变大；当变小时，中电流会变小；当变小时会使其通过自身的电流变大；所以当R1、R2和R3都变小时，通过R3的电流不一定变小，B错误；
C．根据前面分析当R1和R2变大，R3变小时，对中电流的影响变化分别为变小、变大、变大；所以可得三个电阻同时变化时通过R3的电流不一定变小，C错误；
D．根据前面分析当R1和R3变大，R2变小时，对中电流的影响变化分别为变小、变小、变小；所以可得此时通过R3的电流一定变小，D正确。
故选D。
2.（2022秋·贵州遵义·高二期末）若用如图所示电路图定性研究平行板电容器的某些特点。电源，内阻约5Ω，保护电阻，滑动变阻器最大阻值100Ω，电流计G无电流通过时指针在正中央。现将滑动变阻器划片滑至最上端，闭合开关，稳定后，可预期的正确结果是（　　）

A．稳定后，电流计G有电流通过
B．缓慢滑动划片向下过程中，电路对电容器充电
C．稳定后，若立即断开开关，电流计指针没有偏转
D．缓慢滑动划片向下过程中，稳定时恰能悬浮在平行板电容器间的带电液滴将向下运动
【答案】D
【详解】A．稳定后，电流计G无电流通过，A错误；
B．缓慢滑动划片向下过程中，滑动变阻器的阻值减小，根据串反并同规律，电容器两端电压减小，电容器放电，B错误；
C．稳定后，若立即断开开关，电容器通过滑动变阻器放电，电流计指针偏转，C错误；
D．缓慢滑动划片向下过程中，滑动变阻器的阻值减小，根据串反并同规律，电容器两端电压减小，其内部的电场强度减小，液滴所受的电场力减小，稳定时恰能悬浮在平行板电容器间的带电液滴将向下运动，D正确。
故选D。
3．（2023秋·重庆南岸·高二重庆市第十一中学校校考期末）如图所示，当开关闭合、滑动变阻器滑片位于某位置时，水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态，灯泡L正常发光。现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动过程中（　　）

A．灯泡将变亮
B．电压表的示数减小
C．R中有电流流过，方向竖直向上
D．可通过减小两极板间的距离使液滴继续保持静止状态
【答案】C
【详解】A．将滑片由该位置向a端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路的总电阻增大，干路电流减小，则灯泡将变暗。故A错误；
B．干路电流减小，电源内电压减小，外压增大，电压表的示数增大，故B错误；
C．干路电流减小，内电压和灯泡两端电压减小，则滑动变阻器两端电压增大，电容器两极板间电压增大，电容器充电，则R中有电流流过，方向竖直向上，故C正确；
D．电容器两极板间电压增大，液滴所受电场力增大；如果减小两极板间的距离，由，可知液滴所受电场力增大，液滴向上运动，故D错误。
故选C。
4．（2023秋·新疆乌鲁木齐·高二乌市八中校考期末）如图所示，电路中电源电动势为E、内阻为r，为滑动变阻器，为定值电阻。开关S闭合后，平行金属板中的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表。当滑动变阻器滑片P向a端滑动过程中，电压表示数的变化量为，电流表的示数变化量为下列说法正确的是（　　）

A．电流表的示数减小 B．绝对值始终保持不变
C．电压表的示数先减小后增大 D．油滴向下运动
【答案】B
【详解】AC．设滑动变阻器上端的阻值为Rx，外电路的阻值为

当滑动变阻器滑片P向a端滑动过程中，Rx增大，外电路的阻值减小，根据闭合电路的欧姆定律
可知总电流I1增大，也即电流表A1的示数增大，而

可知路端电压减小，电压表的示数减小，故AC错误；
B．根据
可知
故绝对值始终不变，故B正确；
D．因为总电流I1变大，而与电容器、R2并联的滑动变阻器上半部分串入电阻也变大，因此所加电压变大，根据

可知电场强度变大，电场力变大，油滴向上运动，故D错误。
故选B。
5．（2022秋·广东深圳·高三深圳市福田区福田中学校考阶段练习）如图，一带电油滴悬浮在水平放置平行金属板内静止，若使油滴向下做加速运动，可采用下列哪种方法（　　）

A．增大R4或减小R2 B．增大R2或减小R5
C．增大R3或减小R1 D．减小R3或增大R4
【答案】D
【详解】A．增大R4，回路中总电阻增大，则总电流减小，R3两端电压减小，电容器两端电压减小，板间的电场强度减小，带电油滴受电场力减小，油滴向下做加速运动；减小R2，回路中总电阻减小，则总电流增大，R3两端电压增大，板间的电场强度增大，带电油滴受电场力增大，油滴向上做加速运动，A错误；
B．增大R2，回路中总电阻增大，则总电流减小，R3两端电压减小，电容器两端电压减小，板间的电场强度减小，带电油滴受电场力减小，油滴向下做加速运动；减小R5，R3两端电压不变，油滴仍静止，B错误；
C．增大R3，R3两端电压增大，板间的电场强度增大，带电油滴受电场力增大，油滴向上做加速运动；减小R1，R3两端电压不变，油滴仍静止，C错误；
D．减小R3或增大R4，都会使R3两端电压减小，电容器两端电压减小，板间的电场强度减小，带电油滴受电场力减小，油滴向下做加速运动，D正确。
故选D。
6．（2023秋·广东江门·高二江门市第一中学校考期末）如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电压表为理想电压表，开关闭合，断开时，平行电容器中有一带电液滴刚好静止在两板之间，现将开关闭合，则下列描述中正确的是（　　）

A．油滴带正电荷 B．电容器极板电荷将减少
C．油滴将向上运动 D．电压表示数增大
【答案】C
【详解】A．根据题意，由图可知，上极板带正电，则电场方向向下，根据小球受力平衡，电场力向上，因此小球带负电，故A错误；
B．电键闭合后，短路掉了，则总电阻减小，总电流I增加，则两端电压增大，电容器两端电压增大，则电容器充电，电容器极板电荷将增大，故B错误；
C．根据可知，电容器极板间的电场强度增加，则电场力增加，油滴加速度向上运动，故C正确；
D．电压表的示数为电源的路端电压，根据知，当电流I增加时，U将减小，故D错误。
故选C。
7．（2023秋·江苏泰州·高三靖江高级中学校考期末）学校实验室有一台教学用发电机，输出的交变电压如图甲所示，将其接在如图乙所示的理想变压器的a、b两端，闭合开关S，四只相同灯泡均正常发光，下列说法中正确的是（　　）

A．图甲所示的交变电压瞬时值表达式为
B．变压器原、副线圈的匝数比为1：3
C．小灯泡的额定电压为9V
D．若断开开关S，灯泡L1变亮、L2变暗
【答案】C
【详解】A．根据图像可得交流电的周期为，所以可得
根据图像中时，电压为0，可得电压瞬时值表达式为
A错误；
B．因为四只相同灯泡均正常发光，所以可得原、副线圈中的电流之比为
所以变压器原、副线圈的匝数比为
B错误；
C．根据图像可得交流电压的有效值为
设小灯泡的额定电压为U，有代入解得
C正确；
D．断开开关S，负载电阻增大，副线圈电流减小，可知原线圈电流也减小，所以灯泡L1变暗；同时因为L1两端电压变小，可知原线圈两端电压增大，所以副线圈两端电压也增大，可得L2变亮，D错误。
故选C。
8．（2023秋·新疆乌鲁木齐·高二乌市八中校考期末）A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流。通过两电热器的电流有效值之比等于（　　）

A． B． C． D．
【答案】A
【详解】对方波交流电而言，由电流的热效应可得
对正弦交流电而言，有效值为
联立解得
故选A。
9．（2023秋·吉林辽源·高二辽源市第五中学校校考期末）如图所示的交流电，在0-T内为正弦规律变化，则该交流电压的有效值为（　　）

A．10V B．5V C． D．
【答案】C
【详解】取一个周期进行分段，在前是正弦式电流，则电压的有效值等于，后是恒定电流，则有效值等于5V，所以根据有效值定义，可得
解得
故选C。
10．（2022春·河南驻马店·高二期末）一电阻为10Ω的金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，穿过线框的磁通量随时间t的变化关系如图所示，则线框中感应电流的有效值为（   ）

A． B． C． D．
【答案】C
【详解】0—2s内的感应电动势为感应电流为
同理可得，2—3s内的感应电流为
之后电流周期性变化，由电流的热效应可得
解得线框中感应电流的有效值为
故选C。
11．（2023秋·山东枣庄·高三统考期末）如图所示，KLMN是一个竖直的单重矩形导线框，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R，MN边水平，线框绕某竖直固定轴以角速度匀速转动，转动方向为俯视顺时针。在时刻，MN边与磁场方向的夹角为30°。则下列判断正确的是（    ）

A．从图示位置开始，转动30°的过程中，穿过线框的磁通量的变化率逐渐减小
B．从图示位置开始，转动60°的过程中，导线框中电流方向由KLMNK变为KNMLK
C．在时刻，导线框中感应电动势的瞬时值为
D．从图示位置开始，转动180°的过程中导线框中产生的焦耳热的
【答案】D
【详解】A．从图示位置开始转动过程中，磁通量逐渐减小，电动势逐渐增大，磁通量变化率逐渐增大，故A错误；
B．由右手定则可知，从图示位置转动过程中，电流方向为KNMLK，故B错误；
C．从图示位置开始计时，则线框中产生的感应电流电动势瞬时表达式为
当时
故C错误；
D．线圈转动过程中产生的电动势的有效值为
由周期公式
转动产生的热量
解得
故D正确。
故选D。
12．（2023秋·重庆·高二重庆一中校考期末）一正弦式交变电流，下列说法正确的是（　　）
A．该交变电流的最大值为
B．该交变电流的有效值为2A
C．该交变电流的频率为5Hz
D．每分钟该交变电流的方向变化240次
【答案】D
【详解】AB．根据正弦式交变电流表达式
可知该交变电流的最大值为
该交变电流的有效值为
故AB错误；
CD．根据正弦式交变电流表达式
可知该交变电流的周期为
该交变电流的频率为
交变电流一个周期内电流方向改变2次，每分钟该交变电流的方向变化的次数为

故C错误，D正确。
故选D。
13．（2022春·山东泰安·高二校考阶段练习）图示电路中，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，当在A、B间加某一正弦交变电压时，R2上的电压有效值为。由此可知，这一正弦交变电压的最大值为（　　）

A． B． C．20V D．10V
【答案】A
【详解】设正弦交变电压的有效值为E，当二极管导通时，只有R2接入电路；当二极管截止时，电阻R1与电阻R2串联接入电路，二极管导通和截止的时间在一个正弦交变电压变化周期的时间内各占一半，所以有
解得
所以正弦交变电压的最大值为
故选A。
14．（2019秋·山东青岛·高二青岛二中期中）在阻值为的电阻中通以正弦交变电流，测得在10min内放出的热量为，则此交变电流的最大值为（  ）
A．2A B． C．1A D．0.48A
【答案】A
【详解】根据焦耳定律有
所求电流为正弦交流电的有效值，根据有效值与最大值之间的关系

故选A。
15．（2023秋·广东广州·高二广州市从化区从化中学校考期末）如图所示，变压器原、副线圈匝数比，灯泡电阻，AB两端电压。下列说法正确的是（　　）

A．电流频率为100Hz B．V电压表的读数为8V
C．A电流表的读数为0.5A D．变压器输入功率为5W
【答案】A
【详解】A．根据题意可知，电流的频率为
故A正确；
B．根据题意可知，原线圈输入电压的有效值为
由变压器电压与匝数关系可知，副线圈的输出电压为
可知电压表的读数为，故B错误；
C．由欧姆定律可得，电流表的读数为
故C错误；
D．由变压器电流与匝数关系可知，穿过原线圈的电流为
变压器输入功率为
故D错误。
故选A。
16．（2023秋·湖北·高三统考期末）如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻，在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动过程中（　　）

A．电流表A1示数变大 B．电流表A2示数减小
C．原线圈输入功率增大 D．定值电阻R消耗的功率增大
【答案】B
【详解】AB．由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，副线圈的输出电压恒定，变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中，副线圈所接的电阻值逐渐增大，由欧姆定律
可知副线圈的电流逐渐减小，由
知变压器原线圈的电流也逐渐减小，故A错误，B正确；
C．原线圈的输入功率为
由于逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故C错误；
D．由于副线圈的电流逐渐减小，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式
可知，定值电阻R消耗的电功率逐渐减小，故D错误。
故选B。
17．（2022秋·浙江宁波·高二效实中学校考期中）如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为，原线圈接电压为的正弦交流电压，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机的线圈电阻为R。当输入端接通电源后，电动机带动一质量为m的重物匀速上升，此时理想电流表的示数为I，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A．电动机两端电压为IR B．原线圈中的电流为nI
C．电动机消耗的电功率为 D．重物匀速上升的速度为
【答案】C
【详解】A．变压器原线圈输入电压为
副线圈输出电压为
即电动机两端电压为，电动机不是纯电阻电路，则两端的电压不等于IR ，A错误；
B．根据变压器原副线圈电流关系得，原线圈中电流为，B错误；
C．电动机消耗电功率为
C正确；
D．电动机输出功率为mgv，线圈发热功率为I2R，电动机消耗电功率等于输出机械功率与线圈热功率之和，即
可得重物上升速度为
D错误
故选C。
18．（2023·湖北武汉·高三统考期末）远距离输电线路中，在保持输送电能总功率、输电距离不变的情况下，将输电电压U从原来的高压110kV升级为特高压1100kV，下列说法正确的是（　　）

A．若输电线不变，则输电线中的电流变为原来的10倍
B．若输电线不变，则输电线上损失的电压变为原来的
C．若输电线不变，则输电线上损失的功率变为原来的
D．若输电线不变，用户端消耗的功率变为原来的10倍
【答案】C
【详解】A．保持输送电能总功率，则电功率有
输电电压U从原来的高压110kV升级为特高压1100kV，则升压变压器的原线圈的电流变为原来的，由变压器两端的电流关系
因匝数比不变，则输电线中的电流变为原来的，故A错误；
B．若输电线不变，输电线上损失的电压为
输电线中的电流变为原来的，则则输电线上损失的电压变为原来的，故B错误；
C．若输电线不变，输电线上损失的功率为
输电线中的电流变为原来的，则输电线上损失的功率变为原来的，故C正确；
D．用户端消耗的功率为
因保持输送电能总功率不变，输电线上损失的功率变为原来的，则用户端消耗的功率一定不是变为原来的10倍，故D错误。
故选C。
19．（2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校联考模拟预测）图（a）是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程——白鹤滩水电站，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图（b）所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，R表示输电线电阻，则当用户功率增大时（    ）

A．示数增大，示数减小 B．、示数都减小
C．输电线上的功率损失增大 D．、示数的乘积等于、示数的乘积
【答案】C
【详解】A．当用户功率增大时，降压变压器次级电流会变大，示数增大；此时发电机输出功率增大，线路中电流增大，示数增大，A项错误；
B．发电厂输出的电压恒定，则电压表的示数不变，由于输电线上电流变大，则输电线上损失的电压变大，则降压变压器原线圈两端电压变小，次级电压也会就减小，即电压表的示数减小，B项错误；
C．由于示数增大，则根据
可知输电线上损失的功率增大，C项正确；
D．根据输电线上有功率损失，可知、示数乘积大于、示数乘积，选项D项错误。
故选C。
20．（2023秋·湖北武汉·高二武汉外国语学校（武汉实验外国语学校）校考期末）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A．发电机输出的电流 B．输电线上的电流
C．降压变压器的匝数比 D．用户得到的电流
【答案】C
【详解】A．由功率得发电机输出的电流
故A错误；
B．由输电线上损失的功率得
故B错误；
C．由升压变压器的电流关系有
升压变压器电压关系 解得
输电线上损失的电压
由电压关系解得
故C正确；
D．由降压变压器的电流关系 解得
故D错误。
故选C。
21．（2022·高三课时练习）如图是某小型电站高压输电示意图，升压、降压变压器均为理想变压器，输电线总电阻为R，设发电机输出电压不变，则用户端负载增加（用电高峰期）时，下列说法错误的是（　　）

A．降压变压器输出电压增大
B．升压变压器输出电压不变
C．输电线上损失的电压增大
D．发电机的输出功率增大
【答案】A
【详解】用户端负载增加时，发电机输出功率增大，输出电压U1不变，输出电流I1增大。根据理想变压器原、副线圈电压、电流规律可知，升压变压器输出电压U2不变，输电线上的电流I2增大，输电线上损失的电压为可知增大。
降压变压器原线圈两端电压为
可知U3减小，所以降压变压器输出电压U4减小，故A错误，BCD正确。
故选A。
二、多选题
22．（2023秋·北京西城·高二北京四中校考期末）按如图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光。不考虑灯丝电阻随电压的变化，在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列判断正确的是（　　）

A．L1变暗，L2变亮
B．L1变亮，L2变暗
C．电流表的示数I增大，电压表的示数U减小
D．电压表示数的变化量∆U与电流表示数的变化量∆I的比值变小
【答案】AC
【详解】C．当滑动变阻器的滑片向左移动时， 接入到电路中的阻值变小，电路总电阻变小，故电路中的总电流变大，内电阻的内电压变大，路端电压变小。故电流表的示数I增大，电压表的示数U减小，C正确；
AB．干路的电流变大，L2变亮，并联部分电压变小，L1变暗，A正确，B错误；
D．由闭合电路欧姆定律得则可得
保持不变，故D错误。
故选AC。
23．（2021秋·河北·高三阶段练习）现有一个家用太阳能辅助电路设计如图所示，图中的电源为太阳能电源，其内阻不可忽略，、、为位于三个房间的规格相同的灯泡，R是光敏电阻，、是保护电阻，合上开关，则（　　）

A．当照射在上的光变强时，变亮，和都变暗
B．当照射在上的光变强时，变暗，和都变亮
C．在光照强度不变的情况下，去掉改成导线，则会变暗
D．在光照强度不变的情况下，断路，则会变亮
【答案】ACD
【详解】AB．此题考察电路动态分析，因电源有内阻，且电路变化时仅有一个电阻变化，故可以利用“串反并同”规律分析，即当电路中有一个电阻变化时，与其直接或间接串联的用电器的电压、电流及功率的变化与该电阻的变化相反，若用电器与变化电阻直接或间接并联，则该用电器的电压、电流及功率与电阻变化相同，由图可知，电路是电阻与串联后与并联，再与串联，再与和串联的支路并联，最后与电源串联，当光照变强时，减小，与其串联，和与其并联，根据“串反并同”规律可知， 变亮、和都变暗，故A正确，B错误；
C．处改为导线，可等效为其阻值减为零，与其并联，根据“串反并同”规律可知， 会变暗，C正确；
D．断路时，等效为其阻值增大为无穷大，与其并联，根据“串反并同”规律可知， 会变亮，故D正确。
故选ACD。
24．（2022秋·山东德州·高二德州市第一中学校考期末）如图所示，电源电动势E=9V，内阻未知，两定值电阻阻值R均为10Ω，电容器电容C=100μF，只闭合开关S1，待电路稳定后，电容器电量为q。再闭合开关S2，当再次达到稳定时电容器电量为，以下说法正确的是（　　）

A．只闭合开关S1，电路稳定后电容器两端电压为3V
B．S1、S2均闭合，电路稳定后电容器所带的电荷量为4.5×10-4C
C．S1均闭合，S2断开时，电源的输出功率达到最大值
D．q=6×10-4C
【答案】BD
【详解】D．只闭合开关S1，则
S1、S2均闭合，则
联立解得r=5Ω q=6×10-4C
选项D正确；
A．只闭合开关S1，电路稳定后电容器两端电压为
选项A错误；
B ．S1、S2均闭合，电路稳定后电容器所带的电荷量为
选项B正确；
C． S1均闭合，S2断开时，此时外电阻为10Ω，不等于电源内阻，可知此时电源的输出功率不是最大值，选项C错误。
故选BD。
24．（2022秋·四川成都·高二期中）如图所示，平行金属板中带电粒子P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻相等。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时（  　 ）

A．电压表读数增大 B．电流表读数减小
C．质点P将向下运动 D．电源的输出功率逐渐增大
【答案】CD
【详解】AB．由图可知，当滑动变阻器滑片向b端移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，R2与滑动变阻器串联后与R3并联的总电阻减小，外电路总电阻减小，由全电路欧姆定律可知，干路电流增大，电源内阻和R1分得电压增大，电容器两端的电压减小，由电容器两端的电压与R3两端电压相等可知，通过R3的电流减小，由并联电路电流规律可得，通过R2的电流增大，即电流表读数增大，R2所分电压增大，由R2与滑动变阻器串联后与R3并联可知，滑动变阻器两端电压减小，即电压表示数变小，故AB错误；
C．粒子P受到向下的重力和向上的电场力，因此带负电，由上述分析可知，电容器两端的电压减小，电容器极板间的场强也减小，P所受电场力减小，P将向下运动，故C正确；
D．由题意及课本中电源输出功率知识总结可得，外电路电阻等于电源电阻时，电源的输出功率最大，即

由题意可知外电路的总电阻一直大于电源的内阻，且随着滑动变阻器滑片向b端移动，外电阻减小，电源输出功率增大，故D正确。
故选CD。
26．（2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆八中校考期末）如图所示，磁感应强度大小为的匀强磁场中，匝数为、边长为的正方形线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，其角速度为，线圈总电阻为。则（　　）

A．理想电流表的示数为 B．线圈转动过程中的最大电流为
C．线圈转动一周产生的热量为 D．当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为
【答案】BD
【详解】AB．线圈产生的电动势最大值为
则线圈转动过程中的最大电流为
电动势有效值为
理想电流表的示数等于电路电流有效值，则有
故A错误，B正确；
C．线圈转动一周产生的热量为
故C错误；
D．当线圈从中性面开始计时，线圈产生的电动势表达式为
当线圈与中性面的夹角为时，线圈产生的瞬时电动势为
故D正确。
故选BD。
27．（2023秋·天津河西·高二天津市第四十二中学校考期末）如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈a、b两端输入如图乙所示正弦交流电压，副线圈c、d连接的电阻R＝10Ω，下列说法正确的是（　　）

A．理想电压表示数为
B．理想电流表示数为0.4A
C．电阻R的电功率为40W
D．原线圈输入的交变电压的瞬时值表达式为
【答案】BC
【详解】A．根据乙图可知原线圈输入电压的最大值为，根据最大值与有效值的关系可知，原线圈的有效值为
根据变压器原副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈输出电压
理想电压表示数为20V，A错误；
B．根据欧姆定律可知副线圈电流
根据变压器原副线圈功率相等可知
理想电流表示数为，B正确；
C．根据副线圈的电压和电流，可知电阻R的电功率为
C正确；
D．根据乙图可知，原线圈输入的交变电压的周期为
所以原线圈输入的电压瞬时值表达式为

D错误。
故选BC。
28．（2023秋·内蒙古通辽·高二开鲁县第一中学校考期末）图为街头变压器给用户供电的示意图。输出电压通过输电线输送的用户，两条输电线的总电阻为，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用户用电器增加时，相当于滑动变阻器接入电路中的阻值减小。输入电压可以认为保持不变，不计电表的内阻及变压器上的能量损失，当用户用电器增加时，则（　　）

A．电压表的示数减小 B．电流表的示数增大
C．电压表的示数减小 D．电流表的示数减小
【答案】BC
【详解】A．原线圈输入电压不变，电压表V1的示数不变，由
可知电压表的示数不变，A错误；
C．副线圈两端电压不变，由于副线圈的电流变大，R0两端的电压变大，故R两端的电压变小，电压表V3的示数减小，C正确；
BD．用户用电器增加时，相当于滑动变阻器接入电路中的阻值减小，则副线圈的电流变大，原副线圈匝数比不变，故原线圈的电流变大，即电流表A1、A2的示数都增大，B正确，D错误；
故选BC。
29．（2022·安徽滁州·模拟预测）如图所示的理想变压器电路中，三个灯泡L1、L2、L3完全相同，定值电阻的阻值为R，变压器原副线圈的匝数比为1：2。开始时三个开关均断开，a、b端接入恒定的正弦交流电压，闭合开关、，灯泡L1、L2均正常发光，定值电阻R消耗的功率与一个灯泡消耗的功率相同，则下列说法正确的是（  ）

A．灯泡的电阻为4R
B．再闭合S3，灯泡L3也能正常发光
C．再闭合S3，灯泡L1、L2均变暗
D．闭合S3后，灯泡L2亮度变暗，再断开S1，灯泡L2亮度不变
【答案】AD
【详解】A．三个灯泡L1、L2、L3完全相同，闭合开关S1、S2，电阻R消耗的功率与一个灯泡消耗的功率相同，设灯泡的额定电流为IL，则副线圈的电流强度I2=IL，根据变压器原理可得原线圈的电流强度

根据电功率的计算公式可得PR=I12R=IL2RL
解得灯泡电阻RL=4R
故A正确；
B．再闭合S3，副线圈的电阻减小、电流增大，则原线圈的电流增大、电阻R两端的电压增大，原线圈电压减小、副线圈的电压也减小，灯泡L3不能正常发光，故B错误；
C．再闭合S3，灯泡L1两端电压不变，亮度不变，L2两端电压减小，L2变暗，故C错误；
D．灯泡L1两端电压与原线圈两端电压无关，所以闭合S3后再断开S1，原线圈两端电压不变，副线圈两端电压也不变，灯泡L2、L3亮度不变，故D正确。
故选AD。
30．（2020秋·广西柳州·高三阶段练习）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈通过灯泡L1与正弦式交流电源相连，电源电压恒定，副线圈通过导线与灯泡L2和L3相连，三个灯泡规格完全相同．开始时开关S处于断开状态．当S闭合后，所有灯泡都能发光．下列说法中正确的是

A．闭合开关S后，灯泡L1和L2亮度相同
B．闭合开关S后，灯泡L1变亮，灯泡L2的亮度不变
C．闭合开关S后，灯泡L2两端的电压变小
D．闭合开关S后，变压器原线圈的输入功率不变
【答案】AC
【详解】ACD．当S接通后，副线圈回路电阻变小，输出功率变大，输出电流变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，输入电流变大，灯泡L1的电压增大，原线圈电压减小，匝数比不变故副线圈电压减小，所以灯泡L2两端的电压变小；根据电流与匝数成反比，设原线圈电流为I，则通过副线圈电流为2I，L2、L3规格相同，所以通过L2和L3的电流为I，所以灯泡L1和L2的电流相同，灯泡灯泡L1和L2亮度相同，故AC正确，D错误；
B．因为输入电流变大，灯泡L1的电压增大，灯泡L1变亮，灯泡L2两端的电压减小，所以灯泡L2亮度变暗，故B错误；
故选AC.
31．（2022秋·广东湛江·高三校考阶段练习）如图所示为远距离输电示意图，升压变压器和降压变压器为理想变压器，发电机输出电压不变，输出功率为、升压变压器输出电压为、输电线损失功率为、降压变压器输出电压为，当并入电路的用电器增多时（　　）

A．变大 B．变大 C．变大 D．变大
【答案】AC
【详解】A．当并入电路的用电器增多时，用电器消耗功率增大，则电源输出功率变大，A正确；
B．根据
发电机输出电压和升压变压器线圈匝数均不变，则升压变压器输出电压不变，B错误；
C．由
升压变压器输出功率变大，则输电线的电流变大，由
输电线损失功率变大，C正确；
D．降压变压器的输入电压为又
可知，降压变压器的输入电压和输出电压均减小，D错误。
故选AC。
三、解答题
32．（2022秋·湖南长沙·高三长郡中学阶段练习）如图所示，已知电源电动势，内阻，保护电阻。
（1）当电阻箱R读数为多少时，保护电阻消耗的电功率最大，并求这个最大值；
（2）当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率最大，并求这个最大值；
（3）求电源的最大输出功率。

【答案】（1） 0，；（2） ，；（3）
【详解】（1）保护电阻消耗的电功率为

因和r是常量，而R是变量，故R最小时，最大
即R=0时
  
（2）把保护电阻与电源内阻r算在一起，当，即时，电阻箱R消耗的功率最大

（3）电功率公式

当时，P出最大，即时

33．（2018·全国·高三专题练习）如图所示电路中，电阻R1=3 Ω，R3=6 Ω．调节电阻箱R2的阻值，使其接入电路的阻为R2=3 Ω，S扳至1时，电流表的示数为1.0 A，S扳至2时，电流表示数为1.5 A，电流表内阻不计。

（1）求S扳至2时，外电路的总电阻；
（2）求电源的电动势和内阻；
（3）将S扳至1，调节电阻箱R2的阻值，当R2为多大时，电阻箱R2的上功率最大？
【答案】（1）；（2）；（3）R2=3Ω时
【详解】（1）根据串并联规律可得
得
（2）S扳至1时得
根据闭合回路欧姆定律
开关扳至2时解得
（3）S扳至1时，R1、R3并联，阻值为
电路中电流为
的功率为
即
由数学知识可求，当
即R2=3Ω时P有最大值
得
34．（2022秋·江苏常州·高二阶段练习）如图所示，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，若电阻箱R的最大值为3Ω，R0＝6Ω，求：
（1）当电阻箱R的读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值；
（2）电阻箱R的功率最大时，电源的效率是多少？

【答案】（1）3Ω，；（2）90%
【详解】（1）把R0＝6Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等=7Ω，而电阻箱R的最大值为3Ω，小于7Ω，由
可知R越接近r等时，P越大，所以当电阻箱R=3Ω时，R消耗功率最大，最大值为
（2）此时电源的效率
35．（2016·福建南平·高三阶段练习）如图所示，R为电阻箱，电压表为理想电压表．当电阻箱读数为时，电压表读数为；当电阻箱读数为时，电压表读数为．求：

（1）电源的电动势E和内阻r。
（2）当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值为多少？此时电源的效率为多少？
【答案】（1）电源电动势为6V，内阻为1Ω．
（2）当电阻箱R读数为1Ω时，电源的输出功率最大，最大值为9W，此时电源的效率为50%．
【详解】（1）由闭合电路欧姆定律得
代入得
代入得
联立上式并代入数据解得
即电源电动势为6V，内阻为1Ω；
（2）电源的输出功率表达式为
将上式变形为
由上式可知R=r=1Ω时P有最大值为
此时电源的效率为
35．（2022秋·山东枣庄·高二枣庄市第三中学期中）如图所示，电源电动势，内电阻，电容器的电容，电阴，，、为电阻箱，闭合开关S。
（1）若，求电路稳定时电容器的带电量Q；
（2）调节电阻箱的阻值，求功率的最大值。

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由电路图知
由闭合电路欧姆定律得
解得
由欧姆定律得
电容器两端电压为
电容器的带电量为
（2）电路总电阻为
总电流为
通过的电流为
的功率为
联立可得
则当时功率最大，最大功率为
36．（2019秋·贵州黔西·高二阶段练习）如图，电路中为阻值为的定值电阻，R为电阻箱，电源内阻不可忽略，A为理想电流表，当电阻箱阻值为时，电流表示数为2A；当电阻箱阻值为时，电流表示数为1A．

(1)求电源的电动势和内电阻；
(2)调节电阻箱的阻值，当R为多少时，R0消耗功率最大，最大是多少？
(3)当R为多少时，R消耗的功率最大，最大是多少？
【答案】(1)(2)R=0，(3)R=4，
【详解】(1)设电源电动势为E，内阻为r，根据闭合电路欧姆定律得：E=I1（r+R0+R1）E=I2（r+R0+R2）
由以上两式可得E=12V，r=2Ω
(2)由公式可知，当R=0时，电路中电流最大，R0消耗功率最大，电路中的电流为

R0消耗功率
(3)将R0与电源看成新电源，当新电源的内阻与外电阻相等时，电源的输出功率最大，即R消耗的功率最大，所以，最大功率为
37．（2023秋·湖北·高二校联考期末）小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为，电动机启动的瞬间，电流表示数达到。求：
（1）车灯的电阻为多少；
（2）电动机启动时，车灯的功率减少了多少？

【答案】（1）1Ω；（2）96W
【详解】（1）车灯接通电动机未启动时，由闭合电路欧姆定律可得
解得R=1
（2）电动机未启动时，车灯的功率
电动机启动时，车灯的电压
此时车灯的功率
电动机启动时，车灯的功率减少量
38．（2022秋·广东广州·高二广州市协和中学校联考期末）如图所示电路，A、B为竖直放置的平行板电容器的两极板。一质量为且带正电的小球，用绝缘细线悬于两极板间的O点。闭合开关S后，小球静止时细线与竖直方向的夹角。已知两极板间距，电源电动势，内阻，电阻，，，，，求：
（1）电阻两端的电压；
（2）小球所带的电荷量。

【答案】（1）10V；（2）
【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可知
电阻两端的电压
得
（2）两板间的电场强度的大小为
解得

39．（2022秋·陕西渭南·高二统考期末）如图所示电路，电源内阻，定值电阻，平行板电容器两板间距，板长。两极板左端正中间有一可源源不断地向板间水平发出初速度、带正电微粒的装置，当S闭合，并在平行板间加入垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度，带电微粒恰好可沿板中线做匀速直线运动（已知带电微粒质量为，电量，不计粒子间的相互作用，重力不计）。
（1）平行板间的电压为多大？
（2）电源电动势E为多大？
（3）若撤去磁场，带电微粒能否飞出电场？若能，求出粒子飞出电场时沿垂直于极板方向的偏转位移大小及此时速度的大小：若不能，求出粒子打在极板的位置距极板右端的距离及打在极板前瞬间速度的大小。

【答案】（1）；（2）；（3）粒子恰好能够飞出电场，粒子飞出电场时沿垂直于极板方向的偏转位移大小为0.04m，速度大小为
【详解】（1）带电微粒恰好可沿板中线做匀速直线运动，且重力不计，设两板间电场强度为，则有
又因为联立可得
（2）电容器的电压即为电阻两端的电压，根据闭合电路欧姆定律，则有
解得
（3）由（1）可知两板间电场强度为，撤去磁场后，粒子在电场中做类平抛运动，假若能够飞出磁场，有
由牛顿第二定律可知
沿垂直于极板方向的偏转位移大小为
联立可得
即粒子恰好能够飞出电场。带电微粒飞出电场时沿竖直方向的速度大小
此时速度大小为
40．（2022秋·山东菏泽·高二山东省鄄城县第一中学期中）如图，电源的内阻，定值电阻，竖直放置的平行金属板A、B与滑动变阻器R相连，金属板间距，一个质量，电量的带电小球用绝缘细线悬挂于O点，当R滑片放置距左端四分之一处时，接通开关S，小球静止时与竖直方向的夹角。当R滑出至最右端时，接通开关S，小球静止时与竖直方向的夹角为45°。（，），求：
（1）当夹角为时，A、B间的匀强电场的场强大小；
（2）电源的电动势大小。

【答案】（1）5 N/C；（2）1.5V
【详解】（1）设场强为E0，对小球由平衡有qE0=mgtanθ
得到E0=5N/C
（2）设电源的电动势为E，R两端的电压为U0，则
当R滑出至最右端时，接通开关S，小球静止时与竖直方向的夹角为45°。有qE1=mgtan45°，
根据 ，
解得
41．（2023秋·河北邯郸·高二校考期末）将硬导线中间一段弯成直径d=1m的半圆形，它在磁感应强度大小、方向如图所示的匀强磁场中绕ab轴匀速转动，硬导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有一“12V，12W”的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分电阻不计，求：
（1）硬导线在磁场中匀速转动的转速n：
（2）由图示位置开始计时，该感应电流的瞬时值表达式及在时导线中的瞬时电流i。

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）灯泡并正常发光，说明硬导线在磁场中匀速转动产生的感应电动势的有效值等于12V，则电动势最大值为
又解得
硬导线在磁场中匀速转动的转速为
（2）由图示位置开始计时，该感应电动势的瞬时值表达式为
灯泡的电阻为
感应电流的瞬时值表达式为
时导线中的瞬时电流为
42．（2023秋·湖北武汉·高二武汉外国语学校（武汉实验外国语学校）校考期末）如图所示，一个小型旋转电枢式交流发电机，其矩形线圈的边，边，共有匝，总电阻为，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为的定值电阻，电压表为理想电表，线圈以角速度在磁感应强度为的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴匀速转动，从图示位置（线圈平面与磁场平行）开始计时，求：（，结果可保留根号）
（1）写出线圈转动过程中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈从图示位置开始到转过时的瞬时电流；
（3）电压表示数；
（4）线圈转一圈的过程中整个电路产生的焦耳热；
（5）从图示位置开始的周期内通过R的电荷量。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）24J；（5）0.1C
【详解】（1）从垂直于中性面的平面开始计时，感应电动势随时间按余弦规律变化，最大感应电动势为

所以感应电动势的瞬时值表达式为
（2）从图示位置开始到转过30°的瞬时感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得
（3）电流的有效值为
所以电压表的读数为
（4）根据焦耳定律可得，线圈转动一圈产生的总焦耳热为
（5）从垂直于中性面的平面开始计时，磁通量随时间按正弦规律变化，即

图示位置开始的周期内
感应电流为
解得
43．（2017春·北京·高二北京四中期中）图为一个小型交流发电机的原理示意图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴转动，线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R的连接，在外力作用下线圈以恒定的角速度绕轴匀速转动，（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）从图示位置开始计时，求：

（1）请写出线圈产生的电动势的瞬时值表达式；
（2）求线圈匀速转动过程中交流电压表的示数；
（3）不计摩擦，经过时间t，求外界驱动线圈做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值为
感应电动势从垂直于中性面开始记时，故瞬时值按余弦规律变化；瞬时表达式
（2）交流电动势的有效值
交流电压表的示数
（3）经过时间t，求外界驱动线圈做的功等于产生的电能
44．（2022春·浙江宁波·高二期中）如图所示，边长为L的正方形线圈abcd由n个匝组成，总电阻为r。外电路中小灯的电阻为R。若线圈从图示位置开始，在匀强磁场中以角速度绕OO'轴匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，交流电压表为理想电表。试求：
（1）闭合电路中产生感应电动势的最大值；
（2）从图示位置开始计时，写出感应电动势瞬时表达式；
（3）线圈从图示位置转动180°过程中，通过R的电荷量；
（4）线圈从图示位置转动180°过程中，电路中产生热量；
（5）电压表示数。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）；（5）
【详解】（1）闭合电路中产生感应电动势的最大值
（2）感应电动势瞬时表达式
（3）线圈从图示位置转动180°过程中，通过R的电荷量
（4）线圈从图示位置转动180°过程中，电路中产生热量
（5）电压表示数
45．（2021春·贵州黔南·高二阶段练习）如图所示，面积为，匝数为100匝的矩形线圈，在的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动。已知线圈总电阻，外电路电阻。求：
(1)从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时表达式；
(2)在线圈由图示位置转过90°的过程中，电阻R上产生的焦耳热（取3.14）；
(3)在线圈由图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。

【答案】(1)；(2)；(3)
【详解】(1)感应电动势的最大值为
从垂直中性面开始计时，所以感应电动势的瞬时值表达式为
(2)电阻R上产生的焦耳热为
由闭合电路欧姆定律可得
其中，
联立可得
(3)电荷量
根据欧姆定律可知
其中，
联立可得
46．（2023秋·江苏南通·高二统考期末）如图所示，一小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈共有匝，线圈总电阻为，边，边，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为的定值电阻。现线圈从初始位置（线圈平面与磁场平行）绕与匀强磁场方向垂直的轴匀速转动。已知磁感应强度为，线圈的角速度为，电压表为理想电表。求：
（1）电压表的示数；
（2）当线圈平面与初始位置的夹角为时，边受到的安培力大小。

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）感应电动势最大值
有效值
电压表的示数
解得
（2）线圈平面与初始位置的夹角为时，有电流
安培力 解得
47．（2022秋·重庆沙坪坝·高二重庆南开中学校考期末）矩形线框以恒定的角速度绕对角线转动。的左侧存在着垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，已知长为，长为，线框电阻为R。时刻线框平面与纸面重合，求：
（1）线框中电流的最大值；
（2）线框转动一周的过程中电阻上产生的热量。

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据公式，可得线圈中电动势最大值为
所以线框中电流的最大值为
（2）线圈在匀强磁场中匀速转动过程中会产生正弦交流电，有
可得线框转动一周的过程中电阻上产生的热量为
48．（2022·全国·高二专题练习）交流发电机的原理如图甲所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕轴匀速转动，在线圈中产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，已知线圈的电阻为，求：
（1）线圈电阻上产生的电热功率是多少？
（2）保持线圈匀速转动，内外界对线圈做的功是多少？

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由图像可知通过线圈电流的最大值为，则电流有效值为
线圈电阻上产生的电热功率为
（2）根据功能关系可知，内外界对线圈做的功为
49．（2021秋·云南临沧·高二阶段练习）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，求：
（1）输电线上的电流I线；
（2）降压变压器的匝数比n3︰n4。

【答案】（1）25A；（2）
【详解】（1）输电线上损失功率5kW，由
可得
（2）降压变压器原副线圈得到的功率为
降压变压器副线圈电流
根据理想变压器电流与线圈匝数成反比关系，可得
50．（2022春·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第二高级中学期末）某小型水电站发电机的输出功率P＝200kW，发电机的电压U1＝500V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R输＝4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4＝220V。已知输电线上损失的功率为发电机输出功率的5%，假设两个变压器均是理想变压器，求：
（1）输电线上的电流。
（2）升压变压器的匝数比。
（3）降压变压器的输入电压。

【答案】（1）50A；（2）1：8；（3）3800V
【详解】（1）损失功率为发电机输出功率的5%。则P损＝5%P总
代入数据解得P损＝5%×200000W＝10000W
设输电线上的电流为I，则P损＝I2R输＝10000W＝I2×4Ω
解得I＝50A
（2）设升压变压器输入功率为P1，输出功率为P2。输出电压为U2，由于P1＝P2＝2000000W又
P2＝IU2＝50A×U2＝2000000W解得U2＝4000V
根据主线圈与副线圈电压比与匝数的关系＝解得
（3）设输电过程中损失的电压为，降压变压器的输入电压为U3，则

51．（2021春·江西·高二期中）某小型水电站发电机的输出功率为P，发电机输出的电压为U，经变压器升压后向远处输电，用户端用降压变压器降压。已知输电线的电阻为R，输电线上损失的功率为发电机输出功率的倍，用户得到的电压为发电机输出电压的倍。已知两个变压器均为理想变压器，求：
（1）输电线上的电流；
（2）升压变压器原、副线圈匝数比与降压变压器原、副线圈匝数比的乘积。

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）对输电线而言，根据题意，有解得：
（2）设升压变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈上电流为I，则有：
根据变压器的电流规律，有：代入得：
升压变压器副线圈上的电压为：
降压变压器原线圈上电压为：
设降压变压器原、副线圈匝数分别为、，根据变压器的电压规律有：
解得：