2016 - 2017学年高中物理第2章交变电流第3节表征交变电流的物理量课后提能训练粤教版

表征交变电流的物理量

基础达标

一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)

1．下列关于交流的几种说法中，正确的是(　　)

A．交流电器设备上所标的电压、电流值是峰值

B．交流电流表和交流电压表的值是瞬时值

C．跟交流有相同热效应的直流的值是交流的有效值

D．跟直流有相同热效应的交流的值是交流的有效值

【答案】C

2．如图表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　　　乙

A．图甲表示交流电，图乙表示直流电

B．两种电压的有效值都是311 V

C．图甲所示电压的瞬时值表达式为u＝220sin 100πt V

D．以上说法都不对

【答案】D

3．如图所示为一交流电的电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是(　　)

A．5 A B．5 A

C. A 　 D. A

【答案】B

4．将阻值为4 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，该电源的电动势e随时间t变化的规律如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．电路中交变电流的频率为2.5 Hz

B．通过电阻的电流为A

C．电阻消耗的电功率为2 W

D．电阻两端的电压是4 V

【答案】C

【解析】该交变电流的周期为T＝0.04 s，故频率为f＝25 Hz，最大电压Um＝4 V，有效电压为U＝Um＝2 V，故通过电阻的电流为I＝＝A，电阻消耗的功率为P＝UI＝2 W．显然C正确．

5．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则(　　)

甲　　　　　　　乙

A．两次t＝0时刻线圈平面与中性面重合

B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3

C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz

D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V

【答案】AC

6．下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值(　　)

A．交流电路中交流电压表所指示的数值

B．家用电器(如电灯泡)上标明的额定电压值

C．闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的某一边匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线平行的位置时的感应电动势的数值

D．电工工具上标明的耐压数值

【答案】AB

【解析】某一时刻表示的值为瞬时值，耐压值和最高值为瞬时值，正确答案为AB.

二、非选择题

7．如图所示，两个完全相同的电热器，分别通过电流最大值相等的方波交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比Pa∶Pb等于多少？

甲　　　　　　　　　　　　乙

【答案】2∶1

【解析】对于乙图有Ib＝，

Pb＝IR＝IR，

对于甲图的方波交变电流来说，由于每时刻通过电阻R的电流都是Im，只是方向做周期性变化，而对于电流通过电阻发热来说，它与电流方向是没有关系的．因此从热效应来说，甲图交变电流与电流是Im的恒定电流是等效的，甲图交变电流有效值就是Im.即Ia＝Im，

Pa＝IR＝IR，

所以Pa∶Pb ＝1∶＝2∶1.

8．(2016·曲阜名校月考)图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、总电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．(π取3.14)求：

(1)交流发电机产生的电动势的最大值；

(2)电路中交流电压表的示数．

甲　　　　　　　　　　　乙

【答案】(1)200 V　(2)90 V

【解析】(1)由图乙可得 Φm＝2×10－2 Wb，

ω＝＝ rad/s＝100 rad/s，

故交流发电机产生的电动势的最大值为Em＝nΦmω＝100×2×10－2×100 V＝200 V.

(2)交流发电机产生的电动势有效值为E＝＝100 V，

由串联电路特点得电路中交流电压表的示数为U＝＝90 V.

能力提升

9．有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时则导通，等于或低于100 V时则不导通，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的正弦交流电源上，这个电子器件将(　　)

A．不导通

B．每秒钟导通50次

C．每秒钟导通100次

D．每次导通时间为0.005 s

【答案】CD

10．一正弦式交变电流的图象如图所示．由图可知，该交变电流的周期为______s，频率为______Hz，电流的峰值为______A，有效值为______A．在0到0.02 s时间内，流过电路某一截面的电荷量为________，在这段时间内，流过电路电流的平均值为________．

【答案】0.02　50　6　3　0　0

【解析】周期T和频率f是描述交变电流变化快慢的物理量，由图可知，周期T＝0.02 s．故频率f＝＝50 Hz，

该交变电流的峰值Im＝6 A，

故有效值I＝＝3 A.

在0到0.02 s的时间内，前0.01 s流过电路的电流为正向，后0.01 s流过电路的电流为负向．由对称性可知，两段时间内流过电路的电荷量等大、异号，故0到0.02 s内流过电路的电荷量q＝0.由平均电流的定义＝可知，0到0.02 s内的平均电流为0.

11．如图所示是一个周期性变化电压的ut图象．求其最大值、周期和有效值．

【答案】10 V　0.16 s　7.91 V

【解析】从图中即可看出电压的最大值Um＝10 V，完成一次全变化所需的时间为T＝0.16 s．然而，由于该变化电压不是正弦交变电压，所以有效值要由定义来计算，即找到与其等效热效应的直流电压值．根据焦耳定律，在一个周期T内电阻R产生的热量为Q＝(t1＋t4)＋(t2＋t3)．

式中t1、t2、t3、t4分别为图中一个周期内电压U1、U2对应的通电时间．

对于直流电路，通过电阻R的发热量为Q2＝·T，

由交变电压有效值的定义可知：Q1＝Q2，

解得U＝＝V≈7.91 V.

此即为电压的有效值．

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/61ddb97302d8ce2f0066f5335a8102d276a26197.html