【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理魯科版選修3-2-對(duì)點(diǎn)練習(xí)：3.1-第三章-交變電流

直流電和溝通電的區(qū)分圖3－1－41．對(duì)于如圖3－1－4所示的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖象，下列說法中正確的是()A．電流大小變化，方向不變，是直流電B．電流大小、方向都變化，是交變電流C．電流最大值為0.2A，周期為0.01sD．電流大小變化，方向不變，不是直流電，是交變電流答案AC解析從圖中可以看出，電流最大值為0.2A，周期為0.01s，電流大小變化，但方向不變，是直流電，不是交變電流．對(duì)描述交變電流物理量的生疏2．關(guān)于溝通電的有效值U和最大值Um，下列說法中正確的是()A．任何形式的溝通電都具有U＝eq\f(Um,\r(2))的關(guān)系B．只有正弦溝通電才具有U＝eq\f(Um,\r(2))的關(guān)系C．照明電壓220V，動(dòng)力電壓380V指的都是最大值D．溝通電壓表和溝通電流表測(cè)的都是最大值答案B解析電壓、電流的有效值和峰值之間的eq\r(2)倍關(guān)系是僅限于正弦溝通電而言的．所以A是錯(cuò)誤的，B是正確的；在溝通電的敘述中沒有特殊說明狀況下的電流和電壓均指有效值，C錯(cuò)誤；溝通電壓表、電流表測(cè)的都是有效值，D錯(cuò)誤．3.圖3－1－5某交變電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖3－1－5所示，則此交變電流的頻率為________Hz.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是________rad/s.若將此電壓加在10μF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于________V.答案50100π200解析由圖像可知此正弦交變電壓的峰值Um＝200V，周期T＝0.02s，頻率f＝eq\f(1,T)＝50Hz；ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.02)rad/s＝100πrad/s.將該電壓加在電容器上，電容器的耐壓值應(yīng)不小于200V.交變電流有效值的計(jì)算4．圖3－1－6是一交變電流隨時(shí)間變化的圖像，求此交變電流的有效值．圖3－1－6答案6A解析設(shè)非正弦交變電流的有效值為I′，直流電的電流為I，讓非正弦交變電流和直流電分別通過同一電阻(阻值為R)，在一周期(T＝0.3s)內(nèi)，非正弦交變電流產(chǎn)生的熱量Q′＝Ieq\o\al(2,1)Rt1＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)Rt2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I1m,\r(2))))eq\s\up12(2)Rt1＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I2m,\r(2))))eq\s\up12(2)Rt2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10,\r(2))))eq\s\up12(2)R×0.2＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(2))))eq\s\up12(2)R×0.1＝10.8R在這一個(gè)周期內(nèi)，直流電產(chǎn)生的熱量Q＝I2RT＝0.3I2R由Q＝Q′得0.3I2R＝10.8R，所以I＝6A，I′＝I＝6A.(時(shí)間：60分鐘)題組一對(duì)描述交變電流物理量的生疏1．下列提到的溝通電，不是指有效值的是()A．溝通電壓表的讀數(shù)B．保險(xiǎn)絲熔斷電流C．電容器擊穿電壓D．220V溝通電壓答案C解析電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值．2．下列關(guān)于交變電流的說法正確的是()A．若交變電流的峰值為5A，則它的最小值為－5AB．用溝通電流表測(cè)交變電流時(shí)，指針來回?fù)u擺C．我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交變電流頻率為50Hz，故電流方向每秒轉(zhuǎn)變100次D．正弦交變電流的峰值為20A，則有效值為10eq\r(2)A.答案CD解析電流的負(fù)值表示電流方向與原來方向相反，不表示大小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；溝通電流表測(cè)交變電流時(shí)，指針不會(huì)來回?fù)u擺，B項(xiàng)錯(cuò)誤；我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用的交變電流，周期為0.02s，溝通電方向一個(gè)周期轉(zhuǎn)變兩次，所以每秒轉(zhuǎn)變100次，C項(xiàng)正確；由I＝eq\f(Im,\r(2))得有效值為10eq\r(2)A，D項(xiàng)對(duì)．3．如圖3－1－7所示的(a)、(b)兩圖分別表示兩個(gè)溝通電壓，比較這兩個(gè)交變電壓，它們具有共同的()圖3－1－7A．有效值B．頻率C．最大值D．均不一樣答案BC解析由題圖可知，兩個(gè)交變電壓最大值均為2V，周期均為0.4s，可知B、C正確．題圖(a)中電壓有效值Ua＝eq\f(Um,\r(2))，題圖(b)中電壓有效值Ub＝Um，A錯(cuò)．4．圖3－1－8甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中圖甲所示電壓按正弦規(guī)律變化，下列說法正確的是()圖3－1－8A．圖甲表示溝通電，圖乙表示直流電B．兩種電壓的有效值相等C．圖甲所示電壓的有效值為220VD．兩種電壓周期相等答案CD解析圖甲、圖乙均表示溝通電，故A錯(cuò)；圖甲是正弦式溝通電，有效值等于eq\f(1,\r(2))×311V＝220V，故C選項(xiàng)對(duì)；圖甲和圖乙的有效值并不相同，B錯(cuò)；從圖象知兩種電壓的周期都為2×10－2s，D正確．題組二非正弦溝通電有效值的計(jì)算5．某一交變電流的電壓波形如圖3－1－9所示，求這一交變電流的電壓的有效值U.圖3－1－9答案2eq\r(10)V解析假設(shè)讓始終流電壓U和如題圖所示的溝通電壓分別通過同一電阻，交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q1＝2(eq\f(Ueq\o\al(2,1),R)·eq\f(T,4)＋eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)·eq\f(T,4))＝eq\f(82,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(42,R)·eq\f(T,2).直流電在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2＝eq\f(U2,R)·T.由交變電流有效值的定義知Q1＝Q2，即eq\f(82,R)·eq\f(T,2)＋eq\f(42,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)·T，解得U＝2eq\r(10)V.6．阻值為1Ω的電阻上通以交變電流，其i－t關(guān)系如圖3－1－10所示，則在0～1s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量為()圖3－1－10A．1JB．1.5JC．2JD．2.8J答案D解析由于所加的電流為交變電流，大小在變化，所以只能分時(shí)間段來求熱量．在0～1s內(nèi)有效電流為1A和2A的時(shí)間段分別為t1＝0.4s，t2＝0.6s，所以Q＝Ieq\o\al(2,1)Rt1＋I(xiàn)eq\o\al(2,2)Rt2＝2.8J.7．夏天空調(diào)器正常工作時(shí)，制冷狀態(tài)與送風(fēng)狀態(tài)交替運(yùn)行．一空調(diào)器在不同工作狀態(tài)下電功率隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖3－1－11所示，此空調(diào)器運(yùn)轉(zhuǎn)1h用電()圖3－1－11A．1.0度B．1.5度C．2.0度D．2.5度答案B解析由圖線知，電功率隨時(shí)間的變化周期為15min，前5min為0.5kW，后10min為2kW.設(shè)電功率的有效值為P，周期為T，依據(jù)有效值定義有P1eq\f(T,3)＋P2eq\f(2T,3)＝PT.將P1＝0.5kW，P2＝2kW代入得：P＝1.5kW.此空調(diào)1h用電W＝Pt＝1.5度．故選B.8．如圖3－1－12甲所示，調(diào)光臺(tái)燈是通過雙向可控硅電子器件來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)整燈的亮度的．現(xiàn)將某無級(jí)調(diào)光臺(tái)燈接在220V的正弦交變電流上，經(jīng)過可控硅調(diào)整后加在燈管兩端的電壓如圖3－1－12乙所示，則此時(shí)電壓表的示數(shù)是()圖3－1－12A．220VB．156VC．110VD．78V答案B解析雖然圖示電流不是正弦交變電流，依據(jù)正弦式交變電流的圖象對(duì)稱性可知，只要有eq\f(1,4)T的圖線就滿足最大值是有效值的eq\r(2)倍，依據(jù)交變電流有效值定義有：eq\f(U2,R)T＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Um,\r(2)))),R)2·eq\f(T,2).解得U＝110eq\r(2)V＝156V，故B對(duì)，A、C、D錯(cuò)．題組三對(duì)正弦式溝通電有效值理解和應(yīng)用9．在相同的時(shí)間內(nèi)，某正弦交變電流通過一阻值為100Ω的電阻產(chǎn)生的熱量，與一電流3A的直流電通過同一阻值的電阻產(chǎn)生的熱量相等，則()A．此交變電流的有效值為3A，最大值為3eq\r(2)AB．此交變電流的有效值為3eq\r(2)A，最大值為6AC．電阻兩端的溝通電壓的有效值為300V，最大值不確定D．電阻兩端的溝通電壓的有效值為300eq\r(2)V，最大值為600V答案A解析依據(jù)交變電流有效值的定義知，交變電流的有效值即為直流電的電流值，為3A．依據(jù)正弦交變電流有效值與最大值的關(guān)系，可知交變電流的最大值為3eq\r(2)A，A正確，B錯(cuò)誤；依據(jù)歐姆定律U＝IR，則有U有效＝I有效R，Um＝ImR，故電阻兩端的溝通電壓的有效值為300V，最大值為300eq\r(2)V，C、D錯(cuò)誤．10．一個(gè)照明電燈，其兩端允許加的最大電壓為311V．當(dāng)它接入220V的照明電路時(shí)，這盞燈()A．將不亮B．燈絲將燒斷C．只能暗淡發(fā)光D．能正常發(fā)光答案D解析220V的電路其有效值為220V，最大值為311V，正好適合．11．一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦溝通電源上，其消耗的電功率為eq\f(P,2).假如電熱器電阻不變，則此溝通電源輸出電壓的最大值為()A．5VB．5eq\r(2)VC．10VD．10eq\r(2)V答案C解析設(shè)該電熱器的電阻為R，題中正弦溝通電源輸出電壓的有效值為U，則eq\f(P,2)＝eq\f(U2,R)；加直流電時(shí)，P＝eq\f(（10V）2,R)；又由最大值Um＝eq\r(2)U，可解出Um＝10V．故選項(xiàng)C正確．12．電阻R1、R2與溝通電源依據(jù)圖3－1－13甲所示的方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的狀況如圖乙所示，則()圖3－1－13A．通過R1的電流有效值是1.2AB．R1兩端的電壓有效值是6VC．通過R