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动态电路、含容电路、交流电路动态分析
1.如图所示,电源内阻为r,定值电阻R0的电阻值为9r,滑动变阻器R的总电阻为8r。若将滑片P自左向右滑动,下列判断正确的是(
)。
A.电源的输出功率先增大后减小
B.滑动变阻器消耗的功率先增大后减小
C.定值电阻R0消耗的功率一直增大
D.电源的效率一直增大
2.
为了研究二极管和线圈对电路的影响,设计电路如图所示,矩形金属框有一小缺口,从缺口处接入电路,L1、L2和L3为电阻不变的相同小灯泡,L为不计电阻的线圈,D为理想二极管。金属框内有按正弦规律变化的磁场,若保持交变电源两端电压的有效值不变,只增大磁场变化周期,关于三个灯泡的亮度变化,下列说法正确的是(
)。
A.L1、L2两个灯泡变亮
B.只有灯泡L2变亮
C.L1、L2两个灯泡变暗
D.只有灯泡L2变暗
3.(多选)为了探究变化电阻消耗的功率随其电阻值的变化规律,设计电路如图1所示,电源电动势恒定,定值电阻R0=2
Ω。测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图2所示,随着电阻箱电阻值R的增大,下列判断正确的是(
)。
A.电源电动势为45
V,内阻为3
Ω
B.电源的输出功率一直增大
C.电源输出功率最大值为75
W
D.电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率大于50%
4.实际生活中常见到变压器,变压器都会有能量损失,为了研究问题的简单方便,我们往往把变压器看作理想变压器。电路如图所示,定值电阻R0,灯泡L电阻保持不变,P为滑动变阻器的滑片。两电压表为理想电表。保持a、b间交变电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是(
)。
A.P向下滑动时,变压器的输出功率可能变大
B.P向下滑动时,灯泡变亮,示数可能变小
C.P向上滑动时,电压表和示数都不变
D.P向上滑动时,示数与示数的比值变大
5.
在生活中经常用电池作直流电源,探究电源的功率和内阻消耗功率如何随电流变化是一个重要课题。如图所示,直线OMQ为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线ONQ为该直流电源内部的热功率Pr随电流I变化的图线,M、N两点对应的横坐标均为2
A。随着外电路电阻的增大(
)。
A.电源输出功率一直增大
B.电源输出功率一直减小
C.电源内阻消耗的功率一直增大
D.MN表示的功率为4
W
6.
在实际生活中,我们往往利用电容器来改变电路的结构。如图所示,电源电动势为E、内阻为r,R1和R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C1和C2为电容器,且C1比C2的电容大。开始时开关S闭合,滑动变阻器滑片从a向b滑动的过程中(
)。
A.两个电容器所带电荷量都增加
B.两个电容器所带电荷量都减少
C.若某时刻滑片不再移动,断开开关,通过R2的电荷量比R3的多
D.若某时刻滑片不再移动,断开开关,通过R1和R3的电荷量相同
7.图1所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,电容器C的耐压值为50
V。变压器原线圈输入的电压如图2所示,所有电表均为理想电表。下列说法正确的是(
)。
A.电容器C可能被击穿
B.滑片P向上移动时,变压器的输出功率增大
C.滑片P向上移动时,电流表的示数均减小
D.滑片P向下移动时,电流表的示数之比变小
8.
电路如图所示,所有电表都是理想电表,灯泡L1、L2和L3的电阻都不会变化。开关S闭合,3只灯泡都发光,在滑动变阻器滑片滑动的过程中,电流表和中电流变化量的绝对值分别为|ΔI1|和|ΔI2|,电压表和中电压变化量的绝对值分别为|ΔU1|和|ΔU2|,已知3只灯泡都完好无损,下列判断正确的是(
)。
A.|ΔI1|<|ΔI2|
B.|ΔI1|>|ΔI2|
C.|ΔU1|<|ΔU2|
D.|ΔU1|>|ΔU2|
9.(多选)如图1所示,电池1的电动势为E1、内阻为r1,电池2的电动势为E2、内阻为r2,R1和R2为定值电阻,且R2)。
A.E1>E2,r1>r2
B.E1C.I1>I2
D.I110.(多选)电路如图所示,a、b间接最大电压恒定的正弦交流电。r与R均为定值电阻,D为理想二极管。开始时开关S闭合,下列判断正确的是(
)。
A.如果只断开S,原线圈消耗的功率增大
B.如果只断开S,原线圈消耗的功率减小
C.如果只增加副线圈的匝数,R消耗的功率将变大
D.如果只减少原线圈的匝数,R消耗的功率将变小
11.(多选)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,灯泡L1、L2和L3的电阻均不会变化,电流表和电压表都是理想电表。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片向下滑动时,电表和、、的示数都发生变化,分别用I、U1、U2、U3表示,变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,则下列判断正确的是(
)。
A.电流表和电压表示数都减小
B.电源消耗的功率减小,而效率增大
C.不变、变小
D.变大、不变
12.(多选)一台理想变压器,原线圈两端接在电压U不变的交流电源上,理想电流表接在原线圈电路中。理想电压表接在副线圈两端,有三盏灯L1、L2、L3接在副线圈电路中,灯泡L4接在原线圈电路中,L1、L2、L3和L4电阻都不变,如图所示。开关S从闭合到断开,四盏灯都能发光,则(
)。
A.电压表示数增大
B.电流表示数不变
C.灯L4变暗,灯L2变亮
D.灯L1变暗,灯L2也变暗
【解析版】
动态电路、含容电路、交流电路动态分析
1.如图所示,电源内阻为r,定值电阻R0的电阻值为9r,滑动变阻器R的总电阻为8r。若将滑片P自左向右滑动,下列判断正确的是(
)。
A.电源的输出功率先增大后减小
B.滑动变阻器消耗的功率先增大后减小
C.定值电阻R0消耗的功率一直增大
D.电源的效率一直增大
【答案】D
【解析】外电路总电阻(R+R0)总大于电源内阻r,可知电源输出功率一直减小,A项错误;把R0看作电源内阻,电源等效内阻为10r,滑动变阻器电阻总小于等效内阻,则滑动变阻器消耗的功率一直增大,B项错误;P向右滑动,总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知电流I减小,根据欧姆定律可知R0消耗的功率P0=I2R0,一直减小,C项错误;根据电源的效率η=×100%==可知,效率随R的增大而增大,D项正确。
2.
为了研究二极管和线圈对电路的影响,设计电路如图所示,矩形金属框有一小缺口,从缺口处接入电路,L1、L2和L3为电阻不变的相同小灯泡,L为不计电阻的线圈,D为理想二极管。金属框内有按正弦规律变化的磁场,若保持交变电源两端电压的有效值不变,只增大磁场变化周期,关于三个灯泡的亮度变化,下列说法正确的是(
)。
A.L1、L2两个灯泡变亮
B.只有灯泡L2变亮
C.L1、L2两个灯泡变暗
D.只有灯泡L2变暗
【答案】B
【解析】金属框内有按正弦规律变化的磁场,电路中产生正弦交流电。只增大磁场的变化周期,减小了交流电的频率。二极管D总是有一半时间处于导通状态,灯泡L1电流有效值不变,与交流电的周期(频率)无关。灯泡L3直接接在交流电源上,电流有效值与交流电的频率无关,L3的亮度不变。线圈L随着交流电频率减小,对电流变化的阻碍作用减小,灯泡L2变亮,综上可知,B项正确,A、C、D三项错误。
3.(多选)为了探究变化电阻消耗的功率随其电阻值的变化规律,设计电路如图1所示,电源电动势恒定,定值电阻R0=2
Ω。测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图2所示,随着电阻箱电阻值R的增大,下列判断正确的是(
)。
A.电源电动势为45
V,内阻为3
Ω
B.电源的输出功率一直增大
C.电源输出功率最大值为75
W
D.电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率大于50%
【答案】CD
【解析】把R0等效成内阻(r+R0),电阻箱所消耗的功率P等于电源输出功率,由图2可知,当R=5
Ω时,R消耗的功率最大,为45
W,可知r+R0=5
Ω,解得r=3
Ω。再根据R消耗的最大功率P=I2R得I=3
A,可知电源电动势E=I(R+r+R0)=30
V,A项错误;当电源内外电阻相等时电源输出功率最大,此时电路总电阻为2r,电路中电流I2==5
A,最大输出功率Pm=r=75
W,可知电源输出功率先增大后减小,最大功率为75
W,B项错误,C项正确;电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率η=×100%=70%,D项正确。
4.实际生活中常见到变压器,变压器都会有能量损失,为了研究问题的简单方便,我们往往把变压器看作理想变压器。电路如图所示,定值电阻R0,灯泡L电阻保持不变,P为滑动变阻器的滑片。两电压表为理想电表。保持a、b间交变电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是(
)。
A.P向下滑动时,变压器的输出功率可能变大
B.P向下滑动时,灯泡变亮,示数可能变小
C.P向上滑动时,电压表和示数都不变
D.P向上滑动时,示数与示数的比值变大
【答案】D
【解析】由于理想变压器输入电压不变,根据匝数比和电压比关系可知,副线圈电压U2不变。滑片P向下滑动时,副线圈电路电阻变大,电流I2减小。副线圈消耗的功率P2=减小,根据P1=P2可知变压器的输出功率减小。U2不变,通过灯泡的电流IL不变,则通过R0的电流I0=I2-IL减小,R0两端电压减小,示数增大,A、B两项错误。P向上滑动,U1不变,示数不变。滑动变阻器的电阻减小,滑动变阻器分得的电压变小,减小,则示数与示数的比值变大,C项错误,D项正确。
5.
在生活中经常用电池作直流电源,探究电源的功率和内阻消耗功率如何随电流变化是一个重要课题。如图所示,直线OMQ为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线ONQ为该直流电源内部的热功率Pr随电流I变化的图线,M、N两点对应的横坐标均为2
A。随着外电路电阻的增大(
)。
A.电源输出功率一直增大
B.电源输出功率一直减小
C.电源内阻消耗的功率一直增大
D.MN表示的功率为4
W
【答案】D
【解析】Q点表示电源的总功率全部转化为热功率,即Q点表示外电路短路,外电阻为零,电源的总功率P=EI,可知电源的电动势E=6
V。在Q点,I=3
A、U=E=6
V,根据欧姆定律可知内阻r=2
Ω。根据电源内外电阻相等时输出功率最大知,当外电路电阻r=2
Ω时电源输出功率最大,则电源输出功率先增大后减小,A、B两项错误。电源内阻为定值电阻,其功率随外电路电阻增大而减小,C项错误。MN段对应电流I0=2
A,此段表示功率P0=EI0-r=4
W,D项正确。
6.
在实际生活中,我们往往利用电容器来改变电路的结构。如图所示,电源电动势为E、内阻为r,R1和R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C1和C2为电容器,且C1比C2的电容大。开始时开关S闭合,滑动变阻器滑片从a向b滑动的过程中(
)。
A.两个电容器所带电荷量都增加
B.两个电容器所带电荷量都减少
C.若某时刻滑片不再移动,断开开关,通过R2的电荷量比R3的多
D.若某时刻滑片不再移动,断开开关,通过R1和R3的电荷量相同
【答案】C
【解析】分析电路可知,闭合开关S后R1、R2和R3串联接在电源两端,C1两端电压等于R1和R2串联后的电压,C2两端电压等于R2和R3串联后的电压。滑片从a向b滑动的过程中,电路电流I减小,UC1=I(R1+R2)减小,UC2=E-I(R1+r)增加,C1和C2两电容器所带电荷量分别为q1=C1UC1减小、q2=C2UC2增加,A、B两项错误;断开开关后,C1依次向R1和R2放电、C2依次向R2和R3放电,通过R1的电荷量等于q1,通过R2的电荷量等于q1+q2,通过R3的电荷量等于q2,而q1与q2的多少无法判断,C项正确,D项错误。
7.图1所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,电容器C的耐压值为50
V。变压器原线圈输入的电压如图2所示,所有电表均为理想电表。下列说法正确的是(
)。
A.电容器C可能被击穿
B.滑片P向上移动时,变压器的输出功率增大
C.滑片P向上移动时,电流表的示数均减小
D.滑片P向下移动时,电流表的示数之比变小
【答案】C
【解析】根据变压器两端电压与匝数成正比可知,副线圈两端电压最大值为40
V,小于电容器的击穿电压50
V,电容器不会被击穿,A项错误;原、副线圈匝数比不变,副线圈两端电压U2不变,滑片上移,接入电路的电阻增大,根据P=可知副线圈电路消耗的功率减小,则变压器的输出功率减小,B项错误;滑片P上移,副线圈电流I2变小,根据只有一个副线圈的变压器中电流与匝数成反比可知,两电流表示数之比不变,原线圈电流也变小,故电流表的示数均减小,C项正确,D项错误。
8.
电路如图所示,所有电表都是理想电表,灯泡L1、L2和L3的电阻都不会变化。开关S闭合,3只灯泡都发光,在滑动变阻器滑片滑动的过程中,电流表和中电流变化量的绝对值分别为|ΔI1|和|ΔI2|,电压表和中电压变化量的绝对值分别为|ΔU1|和|ΔU2|,已知3只灯泡都完好无损,下列判断正确的是(
)。
A.|ΔI1|<|ΔI2|
B.|ΔI1|>|ΔI2|
C.|ΔU1|<|ΔU2|
D.|ΔU1|>|ΔU2|
【答案】D
【解析】若滑片向左滑动,总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知电流I1增大,电压表示数U2=E-I1(r+RL1)减小。根据欧姆定律可知I2减小,根据通过L3的电流I3=I1-I2可知I3增大,由L3两端电压U3=I3RL3可知,U3增大,滑动变阻器两端电压U1=U2-U3减小。滑动滑片前有I1前=I2前+I3前和U2前=U1前+U3前,滑动滑片后有I1后=I2后+I3后和U2后=U1后+U3后。电流表示数变化I1后-I1前=(I2后-I2前)+(I3后-I3前),即ΔI1=ΔI2+ΔI3,根据I1增大、I2减小和I3增大可知|ΔI1|=-|ΔI2|+|ΔI3|,无法比较|ΔI1|与|ΔI2|的大小关系。电压表示数变化U2后-U2前=(U1后-U1前)+(U3后-U3前),即ΔU2=ΔU1+ΔU3,根据U3增大、U2减小和U1减小可知-|ΔU2|=|ΔU3|-|ΔU1|。同理可知滑片向右滑动的情况。故无法比较|ΔI1|与|ΔI2|的大小关系,|ΔU1|-|ΔU2|=|ΔU3|,A、B、C三项错误,D项正确。
9.(多选)如图1所示,电池1的电动势为E1、内阻为r1,电池2的电动势为E2、内阻为r2,R1和R2为定值电阻,且R2)。
A.E1>E2,r1>r2
B.E1C.I1>I2
D.I1【答案】AD
【解析】由图2纵截距表示电源电动势可知,E1>E2,由斜率表示电源的内阻可知,电池1的内阻r1大于电池2的内阻r2,A项正确,B项错误;在图2中,画出电阻R1的U-I图线,电流相等时两图线交点为P,由R210.(多选)电路如图所示,a、b间接最大电压恒定的正弦交流电。r与R均为定值电阻,D为理想二极管。开始时开关S闭合,下列判断正确的是(
)。
A.如果只断开S,原线圈消耗的功率增大
B.如果只断开S,原线圈消耗的功率减小
C.如果只增加副线圈的匝数,R消耗的功率将变大
D.如果只减少原线圈的匝数,R消耗的功率将变小
【答案】BC
【解析】断开S前后,原、副线圈匝数比不变,副线圈电压U2不变,开关S闭合时,二极管有一半时间处于导通状态,r被短接,副线圈电阻只有R,开关S断开后,副线圈电阻恒为R+r,电阻R总增大,根据P2=可知副线圈电阻消耗的功率减小,根据原、副线圈功率相等可知,A项错误,B项正确;如果只增加副线圈的匝数,根据电压比等于匝数比可知U2将增大,R两端电压的有效值增大,消耗的功率增大,C项正确;如果只减少原线圈的匝数,根据电压比等于匝数比可知U2将增大,R两端电压的有效值增大,消耗的功率增大,D项错误。
11.(多选)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,灯泡L1、L2和L3的电阻均不会变化,电流表和电压表都是理想电表。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片向下滑动时,电表和、、的示数都发生变化,分别用I、U1、U2、U3表示,变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,则下列判断正确的是(
)。
A.电流表和电压表示数都减小
B.电源消耗的功率减小,而效率增大
C.不变、变小
D.变大、不变
【答案】BD
【解析】滑片向下滑动,电阻变大,干路电流I减小,内阻电压Ur、L1电压UL1、L2电压UL2和L3电压UL3都减小,则电流表示数减小,电压表示数减小,电压表示数和电压表示数都增大,A项错误;电源的功率P=EI减小,电源的效率η==,其随外电路电阻增大而增大,B项正确;根据欧姆定律可知=RL2,=R2,=-(RL1+RL3+r),可知不变,变大,又由=+可知变大。根据串联电路特点可知ΔU2=ΔI(RL1+RL2+RL3+r),则=RL1+RL2+RL3+r,所以不变,C项错误;根据串联
电路特点可知ΔU3=ΔI(RL1+RL3+r),则=RL1+RL3+r,则不变,D项正确。
12.(多选)一台理想变压器,原线圈两端接在电压U不变的交流电源上,理想电流表接在原线圈电路中。理想电压表接在副线圈两端,有三盏灯L1、L2、L3接在副线圈电路中,灯泡L4接在原线圈电路中,L1、L2、L3和L4电阻都不变,如图所示。开关S从闭合到断开,四盏灯都能发光,则(
)。
A.电压表示数增大
B.电流表示数不变
C.灯L4变暗,灯L2变亮
D.灯L1变暗,灯L2也变暗
【答案】AC
【解析】原线圈两端电压U1=U-UL4,副线圈两端电压U2=I2R(R为副线圈电路总电阻),原、副线圈关系有U1∶U2=n1∶n2和I1∶I2=n2∶n1,又根据欧姆定律有UL4=I1RL4,联立解得I1=、U1=。在S断开后,R变大,对于原线圈电路,根据闭合电路欧姆定律可知I1减小,灯泡L4变暗,B项错误;根据U1=可知,随R的增大U1增大,根据=可知,U2增大,电压表示数变大,A项正确;I1减小,根据=可知I2减小,灯L1两端电压UL1=I2RL1减小,灯L1变暗,根据UL2=U2-UL1可知,UL2增大,灯L2变亮,综上可知,C项正确,D项错误。

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