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交变电流
1.(2018·全国卷Ⅲ ·T16) 一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。该电阻上电压的峰值均为u0,周期均为T,如图所示,则Q方∶Q正等
于
( )
A.1∶
B.
∶1
C.1∶2
D.2∶1
【解析】选D。据
得:
、
,两式相除就有Q方∶Q正=2∶1,故选D。
2.(2018·天津高考·T4)教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电,电路如图所示,理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U,R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的
,则 ( )
A.R消耗的功率变为
P
B.电压表V的读数为
U
C.电流表A的读数变为2I
D.通过R的交变电流频率不变
【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析:
(1)当线圈的转速变为原来的二分之一时,感应电动势也变成原来的一半。
(2)理想变压器原副线圈的电压之比等于原副线圈的匝数之比。
(3)理想变压器原副线圈消耗的功率相等。
【解析】选B。根据ω=2πn可知转速变为原来的
,则角速度变为原来的
,根据Em=nBSω可知电动机产生的最大电动势为原来的
,根据U=
可知发电机的输出电压有效值变为原来的
,即原线圈的输出电压变为原来的
,根据
可知副线圈的输入电压变为原来的
,即电压表示数变为原来的
,根据P=
可知R消耗的电功率变为
P,A错误,B正确;副线圈中的电流为I2=
,即变为原来的
,根据
可知原线圈中的电流也变为原来的
,C错误;转速减小为原来的
,则频率变为原来的
,D错误。
3.(2018·江苏高考·T2)采用220 kV高压向远方的城市输电。当输送功率一定时,为使输电线上损耗的功率减小为原来的
,输电电压应变为
( )
A.55 kV
B.110 kV
C.440 kV
D.880 kV
【解析】选C。输电线上损耗的功率P=I2r,为使输电线上损耗的功率减小为原来的
,电流I要减小为原来的,当输送功率一定时,输电电压要升高为原来的2倍,选项C正确。
- 1 -
$$
恒定电流
1.(2018·北京高考·T11)如图甲所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。
(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图乙中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图象的示意图,并说明U-I图象与两坐标轴交点的物理意义。
(2)a.请在图乙画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率。
b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。
(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。
【解析】(1)U-I图象如图所示,其中图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流。
(2)a.如图所示
b.电源输出的电功率:
P=I2R=
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为Pmax=
,
(3)电动势定义式:E=
根据能量守恒定律,在图甲所示电路中,非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热,即
W=I2rt+I2Rt=Irq+IRq=W非静电力
E=
=Ir+IR=U内+U外
答案:见解析
- 2 -
$$
电磁感应
1.(2018·全国卷I ·T17)如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则
等于
( )
A.
B.
C.
D.2
【解析】选B。由
、
、
解得:
。过程Ⅰ中流过OM的电荷量
;过程Ⅱ中流过OM的电荷量
。而q1=q2,即
EMBED Equation.DSMT4 ,解得
。
2.(2018·全国卷I ·T19) 如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是
( )
A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合后并保持一段时间后,小磁针