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第8讲　直流电路与交流电路
题型1直流电路分析
一、相关知识链接
1．电容器的特点
(1)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路．
(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．
2．一个定律、两个关系
(1)闭合电路欧姆定律：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．
二、规律方法提炼
动态分析3法
方法1：程序法
R局↑→R总↑→I总↓→U内↓→U外↑→确定U支、I支
反之：R局↓→R总↓→I总↑→U内↑→U外↓→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．
某同学设计的智能停车位计时收费电路如图所示，当汽车进入车位时，会使原磁场发生变化，磁阻传感器所用的材料电阻率减小，下列说法正确的是（　　）
A．磁阻传感器的工作原理是电磁感应
B．车辆驶入车位时，电压表的示数减小
C．车辆驶离车位时，电流表的示数增大
D．车位处于“占用”状态时电源的输出功率最大
如图所示电路，为定值电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，平行板电容器接在光敏电阻两端。闭合开关，让一束光照射光敏电阻。若增大照射光的光照强度，则（　　）
A．通过的电流减小
B．电容器带电量增大
C．电阻的电功率减小
D．电容器极板间电场强度减小
如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，R0、R2为定值电阻，R1为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。若照射光敏电阻的光照强度减弱，电压表示数的变化量绝对值为ΔU，电流表示数的变化量绝对值为ΔI，两电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数变大，电压表的示数变小
B．
C．有从右向左的电流流过R2
D．R0的功率变小，电源的输出功率也变小
在如图所示电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，，，滑动变阻器的取值范围为0~40Ω，电流表（0~0.6A，内阻不计），、均为量程为3V的理想电压表。闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，电压表、电压表、电流表示数变化量的绝对值分别为、、。下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器可以从最右端逐渐调整到最左端
B．，
C．调节滑动变阻器过程中，电源效率最小值为70%
D．滑动变阻器滑片从a端滑向b端过程中，电源的输出功率先增大后减小，最大值为4.5W
如图所示电路中，直流电源电动势为E、内阻r=R，定值电阻，可变电阻的阻值范围为0~2R。闭合开关S，改变可变电阻接入电路的阻值，则的最大电功率为（　　）
A． B． C． D．
题型2交变电流的产生及描述
一、相关知识链接
1．正弦交变电流的产生
匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．
2．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．
二、规律方法提炼
1．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：＝n，计算通过电路横截面的电荷量．
2．有效值的计算
(1)正弦式交变电流：有效值是最大值的；
(2)非正弦式交变电流：必须根据电流的热效应来求解．
如图甲所示，单匝圆形金属线圈置于垂直线圈平面的匀强磁场中，线圈的电阻为R，取磁场方向垂直纸面向里时的磁通量为正，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，呈正弦函数规律变化，图中的、T均已知，不考虑线圈面积的变化．下列说法正确的是（　　）
A．在时间内，线圈有收缩的趋势
B．在时刻，线圈中感应电流为零
C．在时间内，通过线圈横截面的电荷量为
D．在0~T时间内，线圈中产生的总焦耳热为
如图所示，磁感应强度大小为、方向水平向右的匀强磁场中，面积为S、匝数为的三角形线圈绕垂直于磁场的边以角速度匀速转动。时刻，线圈平面平行于磁场。下列说法正确的是（　　）
A．时刻，穿过线圈的磁通量为
B．内，穿过线圈的磁通量的变化量为
C．时刻，线圈中产生的感应电动势大小为
D．内，线圈中产生的感应电动势的有效值为
合理利用自然界中的能源是一个重要的课题，在我国某海域，工程师设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示，该浮桶由内、外两密封圆筒构成，浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上，内置匝的线圈。线圈与阻值的导航灯相连，随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中，其运动速度。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小。单匝线圈周长，线圈总电阻，圆形线圈所在处截面如图乙所示，则（　　）
A．线圈中产生感应电动势的瞬时表达式
B．导航灯工作时消耗的电功率
C．内发电灯塔产生的电能为
D．若波浪振动周期变成原来的两倍，则导航灯的功率变成原来的
位于四川凉山的德昌风电场是四川首座风力发电场，也是中国首个山谷风力发电场。某科研小组模拟的风力发电机发电简易模型如图所示，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速为，其中矩形线圈匝数为匝，面积为，线圈总电阻，小灯泡电阻，电流表、电压表均为理想表。下列说法正确的是（　　）
A．图示时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．线圈从图示位置转过180°的过程中，线圈磁通量改变量为0
C．图示时刻电压表的示数为80V
D．线圈从图示位置转过60°过程中，通过电流表的电荷量为0.2C
如图所示，光滑的长直金属杆与一个形状为正弦函数图像的漆包线通过小金属环连接成闭合回路。金属杆、小金属环电阻不计，漆包线电阻为R，a、b间距离为2L，导线构成的正弦图形顶部和底部到杆的距离都是d，在导线和金属杆所在平面内有两个方向相反的有界匀强磁场区域，磁场区域的宽度均为L，磁感应强度大小均为B，时刻导线在水平外力F作用下从O点开始以速度v匀速穿过磁场，直到导线全部离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．整个过程中感应电流的方向会改变两次
B．外力F的最大值为
C．回路中产生的交变电流的电压有效值为
D．整个过程中水平外力F所做的功为
题型3变压器与远距离输电
一、相关知识链接
1．动态分析的两种情况
(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．
(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．
2．四点说明
(1)变压器不能改变恒定电压．
(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率．
(3)理想变压器本身不消耗能量．
(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值．
二、规律方法提炼
1．理想变压器问题分析技巧
(1)根据题意分清变量和不变量；
(2)弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．
2．输电线路功率损失的计算方法
(1)P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．
(2)P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．
(3)P损＝，ΔU为在输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．
(4)P损＝ΔU·I线，ΔU为在输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．
如图所示，发电机矩形线框匝数为，面积为，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动，转动周期为，线框输出端接有换向器。定值电阻、，理想变压器原副线圈的匝数比为，忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是（　　）
A．安装了换向器，变压器副线圈没有电压
B．线框转动一圈过程中，通过的电量为
C．在和时间内，流过的电流方向相反
D．发电机的输出功率为
如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比定值电阻在M、N两端接u的正弦交流电如图乙所示，当开关S闭合后，下列说法正确的是（　　）
A．M、N两端接的交变电压瞬时值表达式为
B．R2两端的电压为3.6V
C．变压器的输入功率为15.36W
D．流过电阻电流的频率为100Hz
甲为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。当两点火针间电压大于就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是（　　）
A．时电压表的示数为零
B．任意时刻电压表的示数均为
C．当>100时，才能点燃燃气
D．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于
某高中实验小组为了便于调整灯泡亮度设计了如图电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k＝2，灯泡L的电阻恒为，三个定值电阻的阻值恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。下列说法正确的是（ ）
A．S与a相连，灯泡两端的电压为 B．S与b相连，灯泡的电功率最大
C．S与b相连，流过灯泡的电流为 D．S与c相连，灯泡的电功率为
如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为滑动变阻器，R 为电阻箱，电压表和电流表均为理想电表，两个定值电阻阻值均为R ，在a、b两端加上正弦交流电，在调节滑动变阻器滑片的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．仅将滑动变阻器滑片向右移，原副线圈电路中定值电阻消耗的功率之比变大
B．仅将滑动变阻器滑片向右移，a、b端输入功率和变压器的输出功率均变大
C．仅将R 变大，电压表和电流表的示数均变大
D．仅将R 变大，电压表示数的变化量大小与电流表示数变化量大小△I比值变大
我国的特高压输电技术，开创了该技术领域的世界标准。如图所示为特高压交流输电电路图，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，通过输电导线的电流为I，输电导线总电阻为r，交流发电机的输出电压与用户的工作电压均为U。则（　　）
A．升压变压器输出电压为mU
B．降压变压器原、副线圈匝数之比大于
C．用户消耗的电功率为
D．此高压输电线路的输电效率为
如图所示，以虚线为边界，上侧空间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。正方形单匝金属线框的边长为，图示时刻线框平面与磁场垂直，线框转动轴与边平行且相距。转动轴与重合。线框从图示位置开始绕轴匀速转动，角速度为。则感应电动势的有效值为（　　）
A． B． C． D．
如图所示，理想变压器副线圈有两个绕组，间接输出电压有效值恒定的正弦交流电，通过总电阻为的导线与原线圈连接。副线圈所接四个灯泡规格相同，开关断开时，三个灯泡亮度一样，若不考虑灯泡电阻的变化，当开关闭合后，下列说法正确的是（　　）
A．L1、L2、L3都变亮 B．L1、L2、L3都变暗
C．L1、L2变亮，L3变暗 D．L1、L2变暗，L3变亮
如图为某种台灯的内部电路图，变压器可看成理想变压器，灯泡的规格为“40V，40W”，可视为定值电阻。在a、b两端接输出电压有效值为220V的交流电源，调节滑动变阻器，灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的电阻为R，若将滑动变阻器接入电路的电阻增大10Ω，灯泡的功率减少19%，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡正常发光时通过灯泡的电流为0.9A
B．副线圈输出电压为40V
C．滑动变阻器接入电路的电阻R=40Ω
D．变压器原、副线圈的匝数比为22∶9
如图所示，理想变压器原线圈与电阻箱串联后接在输出电压有效值恒定的交流电源两端，电压表为理想交流电表，则（　　）
A．若滑片P不动，增大，电压表示数增大
B．若滑片P不动，增大，原线圈中电流增大
C．若不变，向上移动P，电压表读数将变小
D．若不变，向上移动P，电源输出功率将变小
图甲为吸尘器的电路图，理想自耦变压器原线圈一端连接着图乙所示的正弦交流电。调节滑片P可形成四个不同挡位，1档吸尘力度最小，4档吸尘力度最大。当滑片P位于线圈图示位置时，原、副线圈的匝数比为1∶2，吸尘力度为2档，此时交流电源的输出功率为P0。已知电动机内阻为r，和电动机串联的电阻阻值为R。下列说法正确的是（　　）
A．滑片P向上滑动，吸尘力度变大
B．当吸尘力度为2档时，流过电动机电流为
C．当吸尘力度为2档时，电动机的总功率为
D．当吸尘力度为2档时，吸尘器的机械功率为
“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电机，其原理如图甲所示，利用海浪带动浪板上下摆动，从而带动线框单向匀速转动，线框a、b端分别与铜滑环连接，再通过电刷将交流电输出，输出交流电加在图乙中的c、d两端，已知发电机的线框共有N匝，总电阻为R0，线框中磁通量随时间变化规律为，图乙中变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1:2，R为滑动变阻器，其最大阻值为R0，定值电阻的阻值也为R0，下列说法正确的是（　　）
A．发电机电动势的有效值为
B．当滑动变阻器电阻时，变压器原线圈中电流等于
C．当滑动变阻器的滑片P向上移时，变压器副线圈两端的电压变大
D．当滑动变阻器的滑片P从最上端移到最下端过程中，变压器的输出功率变小
将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路，闭合开关后调节电阻箱的阻值，测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．该电源电动势为9V B．该电源内阻为4Ω
C．R的功率最大时，电源的效率是50％ D．电路中的最大功率为27W
图甲为某热敏电阻的阻值随温度变化的曲线。利用其可以制作温控报警器，电路的一部分如图乙所示。图中为直流电源，电动势为，内阻不计，当输出电压达到或超过时，便触发报警器（图中未画出）报警，下列说法正确的是（　　）
A．若要求环境温度低于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
B．若要求环境温度低于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
C．若要求环境温度高于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
D．若要求环境温度高于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
现在许多人由于运动量减少，体重逐渐增加，体内脂肪也逐步增多。人体体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电。我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪积累程度，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例。测量仪模拟电路如图乙所示。测量时，测试者两手分别握住手柄、，闭合开关S。则一般情况下（　　）
A．个子高的人一定比个子矮的电阻大
B．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电压表示数较小
C．测量时电子从经过身体流向形成电流
D．饮水后人体水分增多，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小
某同学在实验室找到一个小型直流电动机，并将其按如图所示的方式连接好电路，由此制作了一个简易升降机。电路中电源电动势，内阻，路端电压，定值电阻。内阻的直流电动机正常工作时。将一个质量的重物竖直向上匀速提起。不计空气阻力和摩擦，重力加速度g取10m/s2。则（　　）
A．电动机两端的电压为4.5V
B．电动机的输出功率为1.2W
C．电源的工作效率为67.9%
D．重物匀速上升时的速度大小为0.1m/s
光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，利用光敏电阻可实现电路的自动控制。物理兴趣小组设计了如图所示的电路，闭合开关S，电路稳定后质量为m的带电液滴在电容器中恰好静止。当光照强度增强时（　　）
A．带负电的液滴在电容器中会上升
B．电容器放电
C．理想电流表的示数增大，理想电压表的示数减小
D．电源的输出功率一定增大
如图所示，图线甲、乙分别为电源和某导体的图线，电源的电动势和内阻分别用 表示，下列说法正确的是（　　）
A．电源的内阻
B．该导体的阻值随电流的增大而增大
C．当该导体直接与该电源相连时，该导体消耗的功率为
D．当该导体直接与该电源相连时，电源的效率为
将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路，闭合开关后调节电阻箱的阻值，测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该电源电动势为
B．该电源内阻为
C．的功率最大时，电路中的电流为
D．的功率最大时，两端的电压为
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第8讲　直流电路与交流电路
题型1直流电路分析
一、相关知识链接
1．电容器的特点
(1)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路．
(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．
2．一个定律、两个关系
(1)闭合电路欧姆定律：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．
二、规律方法提炼
动态分析3法
方法1：程序法
R局↑→R总↑→I总↓→U内↓→U外↑→确定U支、I支
反之：R局↓→R总↓→I总↑→U内↑→U外↓→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．
某同学设计的智能停车位计时收费电路如图所示，当汽车进入车位时，会使原磁场发生变化，磁阻传感器所用的材料电阻率减小，下列说法正确的是（　　）
A．磁阻传感器的工作原理是电磁感应
B．车辆驶入车位时，电压表的示数减小
C．车辆驶离车位时，电流表的示数增大
D．车位处于“占用”状态时电源的输出功率最大
【答案】B
【详解】A．磁阻传感器的电阻率受磁场的影响，不是电磁感应，故A错误；
B．车辆驶入车位时，磁阻传感器的电阻率减小，电阻减小，整个回路总电阻减小，电路电流增大，由闭合电路欧姆定律，可知电压表的示数减小，故B正确；
C．车辆驶离车位时，磁阻传感器的电阻率增大，电阻增大，电路电流减小，电流表的示数减小，故C错误；
D．由于未知外电阻与电源内阻的大小关系，故电源的输出功率变化无法判断，故D错误。
故选B。
如图所示电路，为定值电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，平行板电容器接在光敏电阻两端。闭合开关，让一束光照射光敏电阻。若增大照射光的光照强度，则（　　）
A．通过的电流减小
B．电容器带电量增大
C．电阻的电功率减小
D．电容器极板间电场强度减小
【答案】D
【详解】A．光照强度增大后，光敏电阻阻值减小，则回路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，故A错误；
BD．电容器两极板间的电压
由于电流I增大，所以电容器极板间电压减小，根据Q＝CU
电容器带电量减小，根据
可知电容器极板间的电场强度减小，故B错误，D正确；
C．根据
可知电阻的电功率增大，故C错误。
故选D。
如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，R0、R2为定值电阻，R1为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。若照射光敏电阻的光照强度减弱，电压表示数的变化量绝对值为ΔU，电流表示数的变化量绝对值为ΔI，两电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数变大，电压表的示数变小
B．
C．有从右向左的电流流过R2
D．R0的功率变小，电源的输出功率也变小
【答案】C
【详解】A．若照射光敏电阻的光照强度减弱，则增大，根据串反并同规律可知，电流表的示数变小，电压表的示数变大，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律有
即
故，故B错误；
C．据电路可知，电容器右极板带正电，左极板带负电，电容器两极板间电压增大，故电容器充电，有从右向左的电流流过，故C正确；
D．因流过的电流减小，根据
可知的功率变小，因不知道与的大小关系，故电源的输出功率如何变化无法确定，故D错误。
故选C。
在如图所示电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，，，滑动变阻器的取值范围为0~40Ω，电流表（0~0.6A，内阻不计），、均为量程为3V的理想电压表。闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，电压表、电压表、电流表示数变化量的绝对值分别为、、。下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器可以从最右端逐渐调整到最左端
B．，
C．调节滑动变阻器过程中，电源效率最小值为70%
D．滑动变阻器滑片从a端滑向b端过程中，电源的输出功率先增大后减小，最大值为4.5W
【答案】C
【详解】A．等效电路如图
等效电源电动势
等效电阻
电压表满偏时，可知
则
电压表满偏时，可知
则
故A错误；
B．由上述可得，
故B错误；
C．路端电路电阻最小，电源效率最小，为保证两电压表不超程，则时V1为3V，
效率最小为
故C正确；
D．根据
可知外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，由题可得，滑片从向滑动，外电路电阻逐渐增大，则电源的输出功率一直减小，故D错误。
故选C。
如图所示电路中，直流电源电动势为E、内阻r=R，定值电阻，可变电阻的阻值范围为0~2R。闭合开关S，改变可变电阻接入电路的阻值，则的最大电功率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】和电源并联后可视为一个“等效电源”，新电源的电动势
内阻
此时的电功率就是新电源的输出功率，当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，可知当
的电功率最大，其最大功率为
故选D。
题型2交变电流的产生及描述
一、相关知识链接
1．正弦交变电流的产生
匀强磁场中线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．
2．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．
二、规律方法提炼
1．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：＝n，计算通过电路横截面的电荷量．
2．有效值的计算
(1)正弦式交变电流：有效值是最大值的；
(2)非正弦式交变电流：必须根据电流的热效应来求解．
如图甲所示，单匝圆形金属线圈置于垂直线圈平面的匀强磁场中，线圈的电阻为R，取磁场方向垂直纸面向里时的磁通量为正，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，呈正弦函数规律变化，图中的、T均已知，不考虑线圈面积的变化．下列说法正确的是（　　）
A．在时间内，线圈有收缩的趋势
B．在时刻，线圈中感应电流为零
C．在时间内，通过线圈横截面的电荷量为
D．在0~T时间内，线圈中产生的总焦耳热为
【答案】AD
【详解】A．在时间内，穿过线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，线圈有收缩的趋势，故A正确；
B．在时刻，线圈中磁通量为零，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势最大，感应电流最大，故B错误；
C．在时间内，线圈中的磁通量的变化量为零，感应电动势的平均值为零，感应电流的平均值为零，所以通过线圈横截面的电荷量为零，故C错误；
D．感应电动势的最大值为
在一个周期内，线圈中产生的总焦耳热为。故D正确。
故选AD。
如图所示，磁感应强度大小为、方向水平向右的匀强磁场中，面积为S、匝数为的三角形线圈绕垂直于磁场的边以角速度匀速转动。时刻，线圈平面平行于磁场。下列说法正确的是（　　）
A．时刻，穿过线圈的磁通量为
B．内，穿过线圈的磁通量的变化量为
C．时刻，线圈中产生的感应电动势大小为
D．内，线圈中产生的感应电动势的有效值为
【答案】C
【详解】A．磁通量的计算公式为为线圈平面与磁场方向的夹角。时刻，线圈平面平行于磁场，即，，所以穿过线圈的磁通量，故A错误。
B．线圈转动的周期，，此时，则时刻穿过线圈的磁通量
时刻磁通量为0，所以内，穿过线圈的磁通量的变化量，故B错误。
C．线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为（因为时刻，线圈平面平行于磁场，感应电动势最大）。当时，，故C正确。
D．线圈中产生的感应电动势的最大值
由于线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的是正弦式交变电流，其有效值，故D错误。
故选 C。
合理利用自然界中的能源是一个重要的课题，在我国某海域，工程师设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示，该浮桶由内、外两密封圆筒构成，浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上，内置匝的线圈。线圈与阻值的导航灯相连，随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中，其运动速度。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小。单匝线圈周长，线圈总电阻，圆形线圈所在处截面如图乙所示，则（　　）
A．线圈中产生感应电动势的瞬时表达式
B．导航灯工作时消耗的电功率
C．内发电灯塔产生的电能为
D．若波浪振动周期变成原来的两倍，则导航灯的功率变成原来的
【答案】AC
【详解】A．线圈中产生感应电动势的瞬时表达式，A正确；
B．电动势有效值
导航灯工作时消耗的电功率，B错误；
C．内发电灯塔产生的电能为，C正确；
D．若波浪振动周期变成原来的两倍，则产生的感应电动势最大值不变，则导航灯的功率不变，D错误。
故选AC。
位于四川凉山的德昌风电场是四川首座风力发电场，也是中国首个山谷风力发电场。某科研小组模拟的风力发电机发电简易模型如图所示，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速为，其中矩形线圈匝数为匝，面积为，线圈总电阻，小灯泡电阻，电流表、电压表均为理想表。下列说法正确的是（　　）
A．图示时刻通过线圈的磁通量变化率最大
B．线圈从图示位置转过180°的过程中，线圈磁通量改变量为0
C．图示时刻电压表的示数为80V
D．线圈从图示位置转过60°过程中，通过电流表的电荷量为0.2C
【答案】D
【详解】A．图示时刻通过线圈的磁通量最大，但通过线圈的磁通量变化率为0，故A错误；
B．磁通量是标量，但有正负，线圈从图示位置转过180°的过程中，线圈磁通量改变量不为0，故B错误；
C．电动势的最大值为
又
解得
电动势有效值为
电压表的示数为路端电压的有效值，可知电压表的示数为，故C错误；
D．从图示位置开始，线圈转过60°过程中，磁通量的变化量大小为
线圈从图示位置转过60°过程中，通过电流表的电荷量为
代入数据解得，故D正确。
故选D。
如图所示，光滑的长直金属杆与一个形状为正弦函数图像的漆包线通过小金属环连接成闭合回路。金属杆、小金属环电阻不计，漆包线电阻为R，a、b间距离为2L，导线构成的正弦图形顶部和底部到杆的距离都是d，在导线和金属杆所在平面内有两个方向相反的有界匀强磁场区域，磁场区域的宽度均为L，磁感应强度大小均为B，时刻导线在水平外力F作用下从O点开始以速度v匀速穿过磁场，直到导线全部离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．整个过程中感应电流的方向会改变两次
B．外力F的最大值为
C．回路中产生的交变电流的电压有效值为
D．整个过程中水平外力F所做的功为
【答案】B
【详解】A．闭合回路切割磁感线，规定电流沿金属杆b到a为正方向，在、时间内，切割的有效长度为，
产生的电动势大小
在和时间内，切割的有效长度为，产生的电动势大小为3e
再根据右手定则，得全过程回路中电流和时间关系图像如图所示
可知电流方向改变4次，故A错误；
B．或者时，安培力最大，此时有效长度，，则，故B正确；
C．在和时间内有效值
在和时间内有效值
对全过程，根据焦耳定律，有
解得全过程电流的有效值
电压有效值，故C错误；
D．水平外力F做的功等于克服安培力做的功，即产生的焦耳热，得，故D错误。
故选B。
题型3变压器与远距离输电
一、相关知识链接
1．动态分析的两种情况
(1)负载电阻不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随匝数比的变化情况．
(2)匝数比不变，讨论变压器原、副线圈两端的电压、电流、电功率等随负载电阻的变化情况．
2．四点说明
(1)变压器不能改变恒定电压．
(2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率．
(3)理想变压器本身不消耗能量．
(4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值．
二、规律方法提炼
1．理想变压器问题分析技巧
(1)根据题意分清变量和不变量；
(2)弄清“谁决定谁”的制约关系．对电压而言，输入决定输出；对电流、电功(率)而言，输出决定输入．
2．输电线路功率损失的计算方法
(1)P损＝P－P′，P为输送的功率，P′为用户所得功率．
(2)P损＝IR线，I线为输电线路上的电流，R线为线路电阻．
(3)P损＝，ΔU为在输电线路上损失的电压，R线为线路电阻．
(4)P损＝ΔU·I线，ΔU为在输电线路上损失的电压，I线为输电线路上的电流．
如图所示，发电机矩形线框匝数为，面积为，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，线框从图示位置开始绕垂直于磁场的轴以恒定的角速度沿逆时针方向转动，转动周期为，线框输出端接有换向器。定值电阻、，理想变压器原副线圈的匝数比为，忽略线框以及导线的电阻。下列说法正确的是（　　）
A．安装了换向器，变压器副线圈没有电压
B．线框转动一圈过程中，通过的电量为
C．在和时间内，流过的电流方向相反
D．发电机的输出功率为
【答案】B
【详解】A．变压器中只要有电流的变化就能实现变压，即变压器副线圈有电压，故A错误；
B．设原线圈等效电阻为，则有
因为
联立可得
则原线圈总电阻
由于存在换向器，转动一圈过程，通过线框的电荷量为
由于
则二者电流比
故二者电荷量之比
故通过的电量为，故B正确；
C．由于存在换向器，则流过的电流方向始终不变，故C错误；
D．线圈转动产生的感应电动势有效值
发电机的输出功率为，故D错误。
故选B。
如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比定值电阻在M、N两端接u的正弦交流电如图乙所示，当开关S闭合后，下列说法正确的是（　　）
A．M、N两端接的交变电压瞬时值表达式为
B．R2两端的电压为3.6V
C．变压器的输入功率为15.36W
D．流过电阻电流的频率为100Hz
【答案】C
【详解】AD．通过题图乙可知输入电压的最大值为，有效值为U=24V，交变电流的周期，交变电流的频率，
原线圈接的交变电压瞬时值表达式为，变压器不改变频率，过电阻电流的频率为50Hz，故AD错误；
BC．设流过R2的电流为，则原线圈电流为，根据
解得
R2两端的电压为
变压器的输入功率为
故B错误、C正确。
故选C。
甲为家用燃气灶点火装置的电路原理图，转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电加在理想变压器的原线圈上，设变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。当两点火针间电压大于就会产生电火花进而点燃燃气，闭合S，下列说法正确的是（　　）
A．时电压表的示数为零
B．任意时刻电压表的示数均为
C．当>100时，才能点燃燃气
D．在正常点燃燃气的情况下，两点火针间电压的有效值一定大于
【答案】BC
【详解】AB．根据图乙得到原线圈电压的最大值为50V，加在变压器原线圈上正弦交流电压的有效值为
电压表的示数为有效值，故A错误，B正确；
C．原、副线圈的电压关系为
由于原线圈最大电压为50V，副线圈最大电压要大于5000V，所以，故C正确；
D．两点火针间的瞬时电压大于5000V即可产生电火花，所以有效值一定大于，而不一定大于5000V，故D错误。
故选BC。
某高中实验小组为了便于调整灯泡亮度设计了如图电路，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈匝数比为k＝2，灯泡L的电阻恒为，三个定值电阻的阻值恒为R，交变电源输出电压的有效值恒为U。下列说法正确的是（ ）
A．S与a相连，灯泡两端的电压为 B．S与b相连，灯泡的电功率最大
C．S与b相连，流过灯泡的电流为 D．S与c相连，灯泡的电功率为
【答案】D
【详解】A．S与a相连，原线圈电阻为3R，根据电压关系
其中满足
副线圈电压满足
电流关系
联立可得
解得灯泡两端的电压为，故A错误；
B．设原线圈的电阻为，则
可知越小，原线圈电流越大，匝数比不变，故副线圈电流越大，故灯泡功率越大，即S与c相连时，灯泡的电功率最大，故B错误；
C．S与b相连，变压器原线圈电路接入两个电阻，变压器原线圈的电流
流过灯泡的电流，故C错误；
D．S与c相连，变压器原线圈电路接入一个电阻，变压器原线圈的电流
流过灯泡的电流
灯泡的电功率为，故D正确。
故选D。
如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为滑动变阻器，R 为电阻箱，电压表和电流表均为理想电表，两个定值电阻阻值均为R ，在a、b两端加上正弦交流电，在调节滑动变阻器滑片的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．仅将滑动变阻器滑片向右移，原副线圈电路中定值电阻消耗的功率之比变大
B．仅将滑动变阻器滑片向右移，a、b端输入功率和变压器的输出功率均变大
C．仅将R 变大，电压表和电流表的示数均变大
D．仅将R 变大，电压表示数的变化量大小与电流表示数变化量大小△I比值变大
【答案】B
【详解】A．设原线圈中的电流为I，根据电流比可知，副线圈中电流为，因此原线圈和副线圈中的定值电阻消耗的功率之比始终为4∶1，故A错误；
B．仅将滑动变阻器滑片向右移动，由
可知，变小，I变大，a、b端输入功率IU变大，副线圈中电流变大，变压器输出功率变大，故B正确；
C．仅将变大，I变小，副线圈中电流也变小，因此电流表示数变小，原线圈电路中两电阻两端的电压变小，因此变压器原线圈输入电压变大，输出电压变大，电压表示数变大，故C错误；
D．设电压表的示数为，电流表的示数为，a、b端输入电压为U，则
由此可知，与成线性关系，因此仅将变大，电压表的变化量大小与电流表变化量大小比值不变，故D错误。
故选B。
我国的特高压输电技术，开创了该技术领域的世界标准。如图所示为特高压交流输电电路图，采用图示理想变压器输电，升压变压器原、副线圈匝数比为m，通过输电导线的电流为I，输电导线总电阻为r，交流发电机的输出电压与用户的工作电压均为U。则（　　）
A．升压变压器输出电压为mU
B．降压变压器原、副线圈匝数之比大于
C．用户消耗的电功率为
D．此高压输电线路的输电效率为
【答案】D
【详解】A．根据理想变压器的原理可得
解得升压变压器输出电压，故A错误；
B．降压变压器原、副线圈匝数之比，故B错误；
C．输电导线上损失的功率
发电机的输出功率
用户消耗的电功率为，故C错误；
D．此高压输电线路的输电效率，故D正确。
故选D。
如图所示，以虚线为边界，上侧空间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。正方形单匝金属线框的边长为，图示时刻线框平面与磁场垂直，线框转动轴与边平行且相距。转动轴与重合。线框从图示位置开始绕轴匀速转动，角速度为。则感应电动势的有效值为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】根据法拉第电磁感应定律可知，线框ab边在磁场中运动过程中，回路中的感应电动势的最大值为
线框dc边在磁场中运动过程中，回路中的感应电动势最大值为
设感应电动势的有效值为E，根据交流电有效值定义可得
解得，故ABD错误，C正确。
故选C。
如图所示，理想变压器副线圈有两个绕组，间接输出电压有效值恒定的正弦交流电，通过总电阻为的导线与原线圈连接。副线圈所接四个灯泡规格相同，开关断开时，三个灯泡亮度一样，若不考虑灯泡电阻的变化，当开关闭合后，下列说法正确的是（　　）
A．L1、L2、L3都变亮 B．L1、L2、L3都变暗
C．L1、L2变亮，L3变暗 D．L1、L2变暗，L3变亮
【答案】B
【详解】电路图可简化为如图所示
原线圈输入电压为
根据可知，两副线圈两端的电压分别为，
对理想变压器，根据原副线圈功率相等有
把、、代入可得
整理得
可得
题中开关S闭合后，减小，可知增大，则原线圈输入电压减小，所以两副线圈两端电压都减小，所以L1、L2、L3都变暗。
故选B。
如图为某种台灯的内部电路图，变压器可看成理想变压器，灯泡的规格为“40V，40W”，可视为定值电阻。在a、b两端接输出电压有效值为220V的交流电源，调节滑动变阻器，灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的电阻为R，若将滑动变阻器接入电路的电阻增大10Ω，灯泡的功率减少19%，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡正常发光时通过灯泡的电流为0.9A
B．副线圈输出电压为40V
C．滑动变阻器接入电路的电阻R=40Ω
D．变压器原、副线圈的匝数比为22∶9
【答案】D
【详解】A．灯泡的规格为“40V，40W”，则灯泡正常发光时通过灯泡的电流为A，故A错误；
BC．灯泡的电阻为
设副线圈电压为，则灯泡正常发光时有
若将滑动变阻器接入电路的电阻增大10Ω，灯泡的功率减少19%，此时灯泡功率为
副线圈电流为A
同时有
解得，V，故BC错误；
D．根据变压器原、副线圈的匝数比与电压的比例关系有
解得，故D正确；
故选D。
如图所示，理想变压器原线圈与电阻箱串联后接在输出电压有效值恒定的交流电源两端，电压表为理想交流电表，则（　　）
A．若滑片P不动，增大，电压表示数增大
B．若滑片P不动，增大，原线圈中电流增大
C．若不变，向上移动P，电压表读数将变小
D．若不变，向上移动P，电源输出功率将变小
【答案】C
【详解】AB．滑片P不动，若增大，原线圈两端电压减小，根据理想变压器原副线圈电压比等于线圈匝数比可知电压表示数减小，则流过副线圈的电流减小，根据理想变压器原副线圈电流比等于线圈匝数反比可知原线圈中电流减小，AB错误；
CD．变压器原副线圈及负载部分的等效电阻为
若向上移动P，则接入电路电阻减小，减小，原线圈回路中电流增大，电源输出功率变大，电阻两端的电压变大，变压器输入电压变小，则输出电压变小，即电压表读数将变小，正确，错误。
故选C。
图甲为吸尘器的电路图，理想自耦变压器原线圈一端连接着图乙所示的正弦交流电。调节滑片P可形成四个不同挡位，1档吸尘力度最小，4档吸尘力度最大。当滑片P位于线圈图示位置时，原、副线圈的匝数比为1∶2，吸尘力度为2档，此时交流电源的输出功率为P0。已知电动机内阻为r，和电动机串联的电阻阻值为R。下列说法正确的是（　　）
A．滑片P向上滑动，吸尘力度变大
B．当吸尘力度为2档时，流过电动机电流为
C．当吸尘力度为2档时，电动机的总功率为
D．当吸尘力度为2档时，吸尘器的机械功率为
【答案】D
【详解】A．滑片P向上滑动，变压器原线圈的匝数增大，原线圈两端的电压和副线圈的匝数不变，根据
可知变压器副线圈的电压减小，故电阻R和电动机的电压都会减小，所以电动机输入功率减小，故吸尘力度变小，故A错误；
BC．由图乙可知原线圈中交流电压的最大值为，原线圈两端的电压为交流电压的有效值，则有
当吸尘力度为2档时，原、副线圈的匝数比为1∶2，根据
可得变压器副线圈的电压
因电动机是非纯电阻元件，不满足欧姆定律的使用条件，所以流过电动机电流
故电动机的总功率不能用
故电动机的总功率，故BC错误；
D．由题知，交流电源的输出功率为P0，根据理想变压器原副线圈的功率相等，可知副线圈的功率也为P0，根据
解得
吸尘器的机械功率为，故D正确。
故选D。
“南鲲”号是我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电机，其原理如图甲所示，利用海浪带动浪板上下摆动，从而带动线框单向匀速转动，线框a、b端分别与铜滑环连接，再通过电刷将交流电输出，输出交流电加在图乙中的c、d两端，已知发电机的线框共有N匝，总电阻为R0，线框中磁通量随时间变化规律为，图乙中变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为1:2，R为滑动变阻器，其最大阻值为R0，定值电阻的阻值也为R0，下列说法正确的是（　　）
A．发电机电动势的有效值为
B．当滑动变阻器电阻时，变压器原线圈中电流等于
C．当滑动变阻器的滑片P向上移时，变压器副线圈两端的电压变大
D．当滑动变阻器的滑片P从最上端移到最下端过程中，变压器的输出功率变小
【答案】B
【详解】A．发电机的最大电动势
电动势的有效值为，故A错误；
B．设原线圈电流为I，副线圈电流为I′，原线圈两端电压为
副线圈两端电压为
对副线圈回路有，
联立解得，故B正确；
C．根据等效电源法可知
当滑动变阻器的滑片向上移时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，因此原线圈中的电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，即变压器原线圈两端的电压变小，副线圈两端的电压变小，故C错误；
D．根据等效电源法可得
电源的等效外电阻为，滑动变阻器的最大阻值为R0，因此变压器输出功率变大，故D错误。
故选B。
将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路，闭合开关后调节电阻箱的阻值，测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．该电源电动势为9V B．该电源内阻为4Ω
C．R的功率最大时，电源的效率是50％ D．电路中的最大功率为27W
【答案】D
【详解】AB．电阻箱消耗功率
根据数学对勾函数的规律，结合图像，当有
电阻箱消耗功率达到最大值，结合图像有
解得，
故AB错误；
C．R的功率最大时，电路的总电阻为
电路中电流为
则路端电压为
则电源的效率是，故C错误；
D．当电阻箱的电阻为零时，电路中电流最大，定值电阻的功率达到最大，此时电路的总电阻为
电路中电流为
可得，故D正确。
故选D。
图甲为某热敏电阻的阻值随温度变化的曲线。利用其可以制作温控报警器，电路的一部分如图乙所示。图中为直流电源，电动势为，内阻不计，当输出电压达到或超过时，便触发报警器（图中未画出）报警，下列说法正确的是（　　）
A．若要求环境温度低于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
B．若要求环境温度低于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
C．若要求环境温度高于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
D．若要求环境温度高于60℃开始报警，应使用热敏电阻，的阻值应为
【答案】D
【详解】当温度升高时，热敏电阻的阻值将降低，根据闭合电路欧姆定律，则有
即电路中电流增大，由外电路的分压原理易知，定值电阻的电压必定增大，则热敏电阻的电压降低，依题意，环境温度升高，输出电压升高，报警器报警，所以图中的应使用热敏电阻，若要求环境温度高于60℃开始报警，则由图可知
又因为
解得
故选D。
现在许多人由于运动量减少，体重逐渐增加，体内脂肪也逐步增多。人体体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电。我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪积累程度，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例。测量仪模拟电路如图乙所示。测量时，测试者两手分别握住手柄、，闭合开关S。则一般情况下（　　）
A．个子高的人一定比个子矮的电阻大
B．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电压表示数较小
C．测量时电子从经过身体流向形成电流
D．饮水后人体水分增多，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小
【答案】D
【详解】A．个子高的人不一定比个子矮的脂肪含量高，则电阻不一定大，A错误；
B．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电阻较大，则回路电流较小，R1、R2和r上对应的电压较小，则AB两端电压较大，即电压表示数较大，B错误；
C．测量时电流从A经过身体流向B形成电流，而电子的运动方向与电流方向相反，C错误；
D．饮水后人体水分增多，则电阻测量值会偏小，则脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小，D正确。
故选D。
某同学在实验室找到一个小型直流电动机，并将其按如图所示的方式连接好电路，由此制作了一个简易升降机。电路中电源电动势，内阻，路端电压，定值电阻。内阻的直流电动机正常工作时。将一个质量的重物竖直向上匀速提起。不计空气阻力和摩擦，重力加速度g取10m/s2。则（　　）
A．电动机两端的电压为4.5V
B．电动机的输出功率为1.2W
C．电源的工作效率为67.9%
D．重物匀速上升时的速度大小为0.1m/s
【答案】D
【详解】A．回路的电流为
电动机两端的电压为，A错误；
B．电动机的输出功率为，B错误；
C．电源的工作效率为，C错误；
D．根据可得重物匀速上升时的速度大小为，D正确。
故选D。
光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，利用光敏电阻可实现电路的自动控制。物理兴趣小组设计了如图所示的电路，闭合开关S，电路稳定后质量为m的带电液滴在电容器中恰好静止。当光照强度增强时（　　）
A．带负电的液滴在电容器中会上升
B．电容器放电
C．理想电流表的示数增大，理想电压表的示数减小
D．电源的输出功率一定增大
【答案】C
【详解】A．由图可知，电容器两端的电压等于两端的电压，即路端电压。当光照强度增强时，的阻值减小，所以电路中的总电流增大，由闭合电路欧姆定律可知路端电压为
故路端电压减小，即电容器两端的电压减小。由可知，减小，不变，则电容器中的电场强度减小。带电液滴在电容器中恰好静止时满足
故当电场强度减小时，液滴受到的电场力会小于自身的重力，所以带负电的液滴在电容器中会向下运动。故A错误；
B．电容器两端的电压等于两端的电压，根据“串反并同”原理可知，由于和是串联的关系，所以当的阻值减小时，两端的电压增大，即电容器两端的电压增大。根据可知，电容器的电荷量增大，所以电容器充电，故B错误；
C．由图可知，理想电流表和光敏电阻是串联的关系，根据“串反并同”原理可知，当的阻值减小时，理想电流表的示数增大。同理理想电压表测量的是两端的电压，和是并联的关系，所以理想电压表的示数减小，故C正确；
D．当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大。由于不知道外电路电阻与电源内阻的大小关系，所以无法确定电源输出功率的变化情况，故D错误。
故选C。
如图所示，图线甲、乙分别为电源和某导体的图线，电源的电动势和内阻分别用 表示，下列说法正确的是（　　）
A．电源的内阻
B．该导体的阻值随电流的增大而增大
C．当该导体直接与该电源相连时，该导体消耗的功率为
D．当该导体直接与该电源相连时，电源的效率为
【答案】D
【详解】A．根据闭合电路欧姆定律可得
由图中甲图线可知，电动势为
内阻为，故A错误；
B．根据欧姆定律，由图中乙图线可知该导体的阻值随电流的增大而减小，故B错误；
CD．当该导体直接与该电源相连时，由图中交点可知，电阻的电压和电流分别为，
则该导体消耗的功率为
此时电路消耗的总功率为
则电源的效率为，故C错误，D正确。
故选D。
将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路，闭合开关后调节电阻箱的阻值，测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该电源电动势为
B．该电源内阻为
C．的功率最大时，电路中的电流为
D．的功率最大时，两端的电压为
【答案】D
【详解】AB．由图可知，时电阻箱消耗的功率最大，此时有
可得
由图可知，电阻箱的最大功率为
又
解得，故AB错误；
CD．R的功率最大时，有
两端的电压为，故C错误，D正确。
故选D。
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