专题10 直流与交流电路-2018高三物理二轮专题复习《名师伴你学》

专题10 直流与交流电路-2018高三物理二轮专题复习《名师伴你学》

构建知识网络：‎ 考情分析：‎ 本专题包含直流电路的动态分析、电路故障的分析和判断、直流电路中能量转化、交变电流的产生与描述、变压器的规律及远距离输电等知识点，是高考命题的热点，特别是交变电流有效值的计算、变压器的动态分析、电路知识与电磁感应的综合应用等年年是高考的座上宾。从高考的考查重点不难看出，掌握电路的基本结构和基本规律是获得高分的关键。‎ 重点知识梳理：‎ 一、闭合电路的欧姆定律 ‎1．公式：I＝ ‎2．路端电压与电流的关系：U＝E－Ir.‎ ‎3．路端电压与负载的关系：U＝IR＝E＝E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小．‎ 二、纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率 ‎1.纯电阻电路：电功全部转化为电热，有 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎2.非纯电阻电路：电功大于电热，计算电功、电功率用，‎ 计算电热、热功率 二、交流电的“四值”‎ ⇒⇒ ⇒⇒ ⇒E＝⇒ ⇒＝n⇒ 三、变压器和远距离输电 ‎1．理想变压器的基本关系 基本 关系 功率关系 P入＝P出 电压关系 ＝，与负载、副线圈的个数无关 电流关系 只有一个副线圈：＝ 频率关系 f1＝f2‎ ‎2.为减小远距离输电的功率损失和电压损失，远距离输电采用高压输电.‎ ‎【名师提醒】‎ ‎1.明确1个定律、2个关系 ‎(1)闭合电路的欧姆定律：I＝.‎ ‎(2)路端电压与电流的关系：U＝E－Ir.‎ ‎(3)路端电压与负载的关系 U＝IR＝E＝E，路端电压随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小.‎ ‎2.直流电路动态分析的3种常用方法 ‎ 方法1：程序法 ‎ R局I总＝U内＝I总rU外＝E－U内确定U支、I支 方法2：结论法——“串反并同” ‎ ‎“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大). ‎ ‎“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小). ‎ 方法3：极限法 ‎ 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动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. ‎ ‎3.线圈通过中性面时的特点 ‎ ‎(1)穿过线圈的磁通量最大； ‎ ‎(2)线圈中的感应电动势为零； ‎ ‎(3)线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次. ‎ ‎4.交变电流“四值”的应用 ‎ ‎(1)最大值：Em＝nBSω，分析电容器的耐压值； ‎ ‎(2)瞬时值：E＝Emsin ωt(由中性面开始计时)，计算闪光电器的闪光时间、线圈某时刻的受力情况； ‎ ‎(3)有效值：电表的读数及计算电热、电功、电功率及保险丝的熔断电流； ‎ ‎(4)平均值：E＝n，计算通过电路截面的电荷量.‎ ‎5.理想变压器的基本关系式 ‎(1)功率关系：P入＝P出.‎ ‎(2)电压关系：＝.‎ 若n1＞n2，为降压变压器；若n1＜n2，为升压变压器.‎ ‎(3)电流关系：只有一个副线圈时，＝；‎ 有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋……＋UnIn.‎ ‎2.原、副线圈中各量的因果关系 ‎ ‎(1)电压关系：U1决定U2. ‎ ‎(2)电流关系：I2决定I1. ‎ ‎(3)功率关系：P出决定P入. ‎ ‎3.输电过程的电压关系 ‎ ‎4.输电过程功率的关系 ‎ 典型例题剖析：‎ 考点一：直流电路的动态分析 ‎【典型例题1】在如图所示的电路中，E为电源，电源内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，为理想电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片向上移动，则(　　) ‎ A.电压表的示数变大 B.小灯泡消耗的功率变小 ‎ C.通过R2的电流变小 D.电源的内耗电压变大 ‎ ‎【答案】 B ‎【解析】将滑动变阻器的滑片向上移动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流减小，故R1两端的电压减小，并联部分电压增大，通过R2的电流变大，A、C错误；由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流一定减小，故由P＝I2R可知，小灯泡消耗的功率变小，B正确；因电路中电流减小，故电源的内耗电压减小，D错误。 ‎ ‎【变式训练1】(2017·淮安模拟)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．电容器的电荷量增大 B．电流表A的示数减小 C．电压表V1示数在变大 D．电压表V2示数在变大 ‎【答案】 ‎ ‎【变式训练2】(名师原创)在如图所示的电路中，已知电阻R1的阻值小于滑动变阻器R的最大阻值．闭合电键S，在滑动变阻器的滑片P由左端向右滑动的过程中，四个电表V1、V2、A1、A2的示数及其变化量分别用U1、U2、I1、I2、ΔU1、ΔU2、ΔI1、ΔI2表示，下列说法中正确的是(　　) ‎ A．U1先变大后变小，I1不变 B．U1先变小后变大，I1变小 C.的绝对值先变大后变小，的绝对值不变 D．U2先变小后变大，I2先变小后变大 ‎【答案】 ‎ ‎【解析】 片P由滑动变阻器的左端向右端滑动的过程中，滑动变阻器R的左半部分与R1串联然后与R的右半部分并联，并联电阻先变大后变小，所以电路总电阻先变大后变小，根据闭合电路欧姆定律，I2先变小后变大，U1先变大后变小，由极限法可得当滑片P滑到滑动变阻器右端时，电流表A1把R1所在支路短路，此时I1最大，所以I1一直增大，A、B错误；对于C项，的绝对值等于电源的内阻，保持不变；的绝对值等于R2，保持不变，所以C错误；电阻R2不变，电压表V2的示数U2＝I2R2，U2‎ 先变小后变大，D正确．‎ ‎【名师提醒】‎ 闭合电路动态分析的两种常用方法 ‎ 方法1：程序法 ：遵循“局部—整体—部分”的思路，按以下步骤分析：‎ ‎ ‎ 方法2：结论法——“串反并同” ‎ ‎“串反”：指某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大). ‎ ‎“并同”：指某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小). ‎ 考点二：闭合电路的功率及效率问题 ‎【典型例题2】如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。‎ ‎【答案】：R＝0　P0max＝8 W ‎【变式训练3】例题中条件不变，求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR 最大，并求这个最大值。‎ ‎【答案】：R＝1.5 Ω　PRmax＝6 W ‎【解析】：这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R＝R0＋r即R＝(1＋0.5) Ω＝1.5 Ω时，PRmax＝＝ W＝6 W。‎ ‎【变式训练4】在例题中，若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。‎ ‎【答案】：R＝3 Ω　P＝ W ‎【名师提醒】‎ 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ 电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝P总－P出 电源的输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝I2R＝ P出与外电阻R的关系 电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100%‎ 纯电阻电路：η＝×100%‎ 由P出与外电阻R的关系图像可知 ‎①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝。‎ ‎②当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。‎ ‎③当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大。‎ ‎④当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。‎ 考点三：两类UI图像的比较与应用 ‎【典型例题3】(多选)(2017·衡水中学模拟)在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图像可知(　　)‎ A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω B．电阻R的阻值为1 Ω C．电源的输出功率为2 W D．电源的效率为66.7%‎ ‎【答案】 BD ‎【变式训练5】(多选)(2017·南京模拟)如图所示，图线甲、乙分别为电源和某金属导体的伏安特性曲线，电源的电动势和内阻分别用E、r表示，根据所学知识分析下列选项正确的是(　　)‎ A．E＝50 V ‎ B．r＝ Ω C．当该导体直接与该电源相连时，该导体的电阻为20 Ω D．当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率为80 W ‎【答案】 C ‎【解析】　由图像的物理意义可知电源的电动势E＝50 V，内阻r＝＝ Ω＝5 Ω，故A正确，B错误；该导体与该电源相连时，电阻的电压、电流分别为U＝40 V，I＝2 A，则R＝＝20 Ω，此时，电路消耗的总功率P总＝EI＝100 W，故C正确，D错误。‎ ‎【名师提醒】‎ 电源UI图像 电阻UI图像 图形 物理意义 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系 截距 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 坐标U、I 的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 坐标U、I 的比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小 斜率 ‎(绝对值)‎ 电源电阻r 电阻大小 考点四：交变电流的产生与描述 ‎ ‎【典型例题4】(2017·苏州模拟)如图甲所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，有一矩形单匝线圈，其面积为S，总电阻为r，线圈两端外接一电阻R和一个理想交流电流表。若线圈绕对称轴OO′以角速度ω做匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法正确的是(　　)‎ A．在t1～t3时间内，穿过线圈平面的磁通量的变化量为BS B．在t3～t4时间内，通过电阻R的电荷量为 C．在t3时刻穿过线圈平面的磁通量的变化率为2BSω D．在t3时刻电流表的示数为 ‎【答案】 A ‎【变式训练6】(多选)(2017·江苏四市一模)如图甲所示为风力发电的简易模型图，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则(　　)‎ A．电流的表达式i＝0.6sin 10πt(A)‎ B．磁铁的转速为10 r/s C．风速加倍时电流的表达式i′＝1.2sin 10πt(A)‎ D．风速加倍时线圈中电流的有效值为 A ‎【答案】 D ‎【解析】　通过乙图可知Im＝0.6 A，T＝0.2 s，ω＝＝10π rad/s，故电流的表达式为：i＝0.6sin 10πt(A)，A正确；磁体的转速为n＝＝5 r/s，B错误；风速加倍时，根据Em＝nBSω可知感应电动势加倍，形成的电流加倍，故电流表达式变为i′＝1.2sin 20πt(A)，C错误；风速加倍时，Im＝1.2 A，有效值I＝＝ A，D正确。‎ ‎【名师提醒】‎ 考点五：有关变压器问题的分析 ‎【典型例题5】(多选)(2016·海南高考)图(a)所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图(b)所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．变压器输入、输出功率之比为4∶1‎ B．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4‎ C．u随t变化的规律为u＝51sin(50πt)(国际单位制)‎ D．若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大 ‎【答案】BD ‎【变式训练7】(多选)(2017·南通模拟)如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为44∶5，b是原线圈的中心抽头，S为单刀双掷开关，负载电阻R＝25 Ω。电表均为理想电表，在原线圈c、d两端接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法正确的是(　　)‎ A．当S与a连接，t＝1×10－2s时，电流表的示数为0‎ B．当S与b连接，t＝1.5×10－2s时，电压表的示数为50 V C．当S与b连接时，电阻R消耗的功率为100 W D．当S与a连接时，1 s内电阻R上电流方向改变100次 ‎【答案】CD ‎【名师提醒】‎ ‎1．明确变压器各物理量间的制约关系 ‎2．谨记三点提醒，全面清除雷区 ‎(1)变压器匝数不变时，变压器的输入、输出电压均不变，但变压器原、副线圈中的电流均随负载的变化而变化。‎ ‎(2)变压器匝数变化时，要注意区分是原线圈还是副线圈匝数变化。‎ ‎(3)当变压器输出电压一定时，移动变阻器的滑动触头或改变接入的用电器多少时，引起的各物理量的变化分析方法同直流电路的动态分析方法。‎ 考点六：交流电的四种产生模式 ‎【典型例题6】某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =、bc =ad =2. 线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:‎ ‎(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em; ‎ ‎(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;‎ ‎(3)外接电阻上电流的有效值I.‎ ‎【答案】 （1）2NBl2ω（2）（3） ‎【名师提醒】‎ ‎1.与教材上的发电模型相比较，本题有两点变化：‎ ‎（1）磁场只分布在两个圆心角为的对称范围内 ‎（2）磁感应强度大小相同，方向始终与运动方向垂直 ‎2.线圈中电动势e随时间t变化的交变电流为“方波式”交变电流 ‎【典型例题7】磁场变化产生正弦式交变电流 如图所示，光滑平行的长金属导轨固定在水平面上，相距，左端连接的电阻，一质量 ‎,电阻的导体棒MN垂直放置在两平行金属导轨上，彼此接触良好，导轨的电阻不计。在两导轨间有这样的磁场：磁场方向竖直向下，磁感应强度B大小随x变化关系是 ‎,；两区域磁感应强度大小关于直线对称 ‎（1）导体棒在水平向右的拉力F作用下，以速度匀速穿过磁场区，求此过程中感应电流的最大值 ‎（2）在（1）的情况下，求导体棒穿过磁场过程中拉力做功W以及电阻R上产生的热量 ‎【答案】 （1）0.2A（2）W=0.06J，‎ ‎【名师提醒】‎ ‎1.与教材上的发电模型相比较，本题有两点变化：‎ ‎（1）磁场不是匀强磁场，而是磁感应强度随位置按正弦规律变化 ‎（2）不是线圈在磁场中转动切割，而是导体棒在磁场中平动切割产生感应电动势 ‎2.回路中的电流为正弦式交变电流 ‎【典型例题8】导体棒的有效长度按正弦规律变化 如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有电阻丝（图中用粗线表示），‎ ‎，（导轨其他部分电阻不计）。导轨OAC的形状满足(单位：m)。磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v＝5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求：‎ ‎（1）外力F的最大值；‎ ‎（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；‎ ‎（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。‎ ‎【答案】 （1）0.3N（2）1W（3）‎ 故A ‎【名师提醒】‎ ‎1.此类题属于导体杆平动切割，因此在电动势上用 ‎2.但因为有效切割长度随时间正弦规律变化，故产生的为正弦式交流电 ‎【典型例题9】导体棒切割磁感线的速度随时间按正弦规律变化 在竖直方向上、磁感应强度大小B＝5 T的匀强磁场中，水平放置两平行光滑金属导轨MN和PQ，导轨宽度L＝1 m，导轨一端接有定值电阻R＝10 Ω，一导体棒垂直于导轨放置，导体棒在周期性驱动力的作用下，在ab和a′b′范围内做简谐运动，其速度随时间的变化规律为v＝2sin 3.14t(m/s)，求在10 s内电阻R上产生的热量。(导体棒和导轨的电阻均不计)‎ ‎【答案】 50J ‎【名师提醒】‎ ‎1.此类题属于导体杆平动切割，因此在电动势上用 ‎2.但因为切割速度随时间正弦规律变化，故产生的为正弦式交流电 专题十 课时跟踪训练 一、单项选择题 ‎1.(2017·淮安模拟)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．电容器的电荷量增大 B．电流表A的示数减小 C．电压表V1示数在变大 D．电压表V2示数在变大 ‎【答案】 C ‎2. 如图所示，面积为S、匝数为N、电阻为r的线圈与阻值为R的电阻构成闭合回路，理想交流电压表并联在电阻R的两端。线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场的转动轴以角速度ω匀速转动。设线圈转动到图示位置的时刻t＝0，则(　　)‎ A．在t＝0时刻，穿过线圈的磁通量达到最大，流过电阻R的电流为零，电压表的读数也为零 B．1秒钟内流过电阻R的电流方向改变次 C．经的时间，通过电阻R的电量为 D．在电阻R的两端再并联一只电容较大的电容器后，电压表的读数不变 ‎【答案】 B ‎【解析】 t＝0时刻线圈处于中性面Φ最大，e＝0，i＝0，但电压表的读数为有效值不为0，A错；T＝，交流电在1T内电流方向改变两次，所以1 s内电流方向改变次数为2×＝，B正确；在＝时间内，通过R的电量Q＝＝，则C错；电容器有通交流隔直流的特点，在R两端并联一只电容较大的电容器，相当于总电阻减小，则路端电压减小，电压表测路端电压，所以D错。‎ ‎3. 如图所示为远距离输电的示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变。闭合开关S后(　　)‎ A.升压变压器的输出电压增大 B.降压变压器的输出电流减小 ‎ C.输电线上损耗的功率增大 D.输电线上交流电的频率减小 ‎【答案】C ‎4. 如图甲所示，电阻箱R(0～99.9 Ω)置于阻值最大位置，Rx为未知电阻，(1)断开S2，闭合S1，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的R－图线；(2)断开S2，闭合S1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1＝1.0 A。保持电阻箱的位置不变，断开S1，闭合S2‎ ‎，此时电流表的示数I2＝0.8 A，据以上数据可知(　　)‎ A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为0.25 Ω C.Rx的阻值为1.5 Ω D.S1断开、S2接通时，随着R的减小，电源输出功率减小 ‎【答案】 A ‎【解析】 断开S2，闭合S1，由闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r)，R＝E·－r，R－图线斜率等于电源的电动势，E＝2.0 V，在纵轴的截距绝对值等于电源内阻，r＝0.5 Ω，选项A正确，B错误；断开S2，闭合S1，当电阻调至某一位置时，电流表的示数I1＝1.0 A，由E＝I(R＋r)可知R＝1.5 Ω；保持电阻箱的位置不变，断开S1，闭合S2，由闭合电路欧姆定律，E＝I(R＋Rx＋r)，此时电流表的示数为I2＝0.8 A，Rx＝0.5 Ω，选项C错误；S1断开，S2接通时，随着R的减小，电源的输出功率增大，选项D错误。‎ ‎5.(2015·北京理综·19)如图2所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是(　　)‎ A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04A B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02A C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A ‎【答案】 C 二、多项选择题 ‎6.(2017·常州模拟)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝ D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小 ‎【答案】 ABD ‎【解析】 IU图线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大，A正确；对应P点，小灯泡的电阻为R＝≠，B正确，C错误；对应P点，小灯泡的功率为P＝I2U1，此值恰为图中矩形PQOM所围面积的大小，D正确。‎ ‎7.如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5.2,3.5)、Q(6,5)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2‎ B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1‎ C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2‎ D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶10‎ ‎【答案】 AB ‎8.如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的触头从左端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A以下时，电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是(　　)‎ A．变阻器向右滑动时，V2读数逐渐减小 B．电路中电源内阻为2 Ω C．此电路中，电动机的输出功率先减小后不变 D．变阻器的最大阻值为36 Ω ‎【答案】 BC ‎9. 如图甲所示，阻值为r＝4 Ω的矩形金属线框与理想电流表、理想变压器的原线圈构成回路，标有“12 V　36 W”的字样的灯泡L与理想变压器的副线圈构成回路，灯泡L恰能正常发光，理想变压器原、副线圈的匝数之比为3∶1。矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则(　　) ‎ A.理想变压器原线圈输入电压的瞬时值表达式为u＝40sin(100πt)V B.理想电流表的示数为1 A C.t＝0.01 s时，矩形金属线框平面与磁场方向平行 D.灯泡L与理想变压器的副线圈构成的回路中的电流方向每秒改变100次 ‎【答案】 BD ‎【解析】 由于灯泡恰能正常发光，说明理想变压器的输出电压U2＝12 V，根据理想变压器电压与匝数的关系可得U1＝U2＝36 V，所以理想变压器输入电压的瞬时值表达式为u＝36sin(100πt)V，故A选项错误；根据理想变压器的电流与匝数的关系可得I1＝I2＝1 A，又电流表显示的交变电流的有效值，则理想电流表的示数为1 A，故B选项正确；t＝0.01‎ ‎ s时，电动势的瞬时值为零，发电机的线圈平面与磁场方向垂直，故C错误；由于理想变压器不改变交流电的频率，根据图乙可知，灯泡L与理想变压器的副线圈构成的回路中的电流方向每秒改变100次，故D选项正确。‎ ‎10.如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1和R2为可变电阻，开关S闭合。质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点。若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是(　　)‎ A．保持开关S闭合，增大R1，粒子打在O点左侧 B．保持开关S闭合，增大R2，粒子打在O点左侧 C．断开开关S，M极板稍微上移，粒子打在O点右侧 D．断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧 ‎【答案】 AD 三、计算题 ‎11.如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动，线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知。在0～t1时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。求：‎ ‎(1)0～t1时间内通过电阻R的电流大小；‎ ‎(2)线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；‎ ‎(3)线框匀速转动后，从图甲所示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量。‎ ‎【答案】：(1)　(2)πRω()2　(3) ‎(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中 平均感应电动势＝n＝ 平均感应电流＝＝ 通过电阻R的电荷量q＝Δt＝。‎ ‎12. 如图所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：‎ ‎(1)电源的电动势和内阻；‎ ‎(2)定值电阻R2的阻值；‎ ‎(3)滑动变阻器的最大阻值。‎ ‎【答案】 （1）20 V 20 Ω（2）5 Ω（3）300 Ω