【创新设计】2020-2021学年高中物理鲁科版选修3-2-对点练习：3.1-第三章-交变电流

直流电和沟通电的区分图3－1－41．对于如图3－1－4所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是()A．电流大小变化，方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交变电流C．电流最大值为0.2A，周期为0.01sD．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交变电流答案AC解析从图中可以看出，电流最大值为0.2A，周期为0.01s，电流大小变化，但方向不变，是直流电，不是交变电流．对描述交变电流物理量的生疏2．关于沟通电的有效值U和最大值Um，下列说法中正确的是()A．任何形式的沟通电都具有U＝eq\f(Um,\r(2))的关系B．只有正弦沟通电才具有U＝eq\f(Um,\r(2))的关系C．照明电压220V，动力电压380V指的都是最大值D．沟通电压表和沟通电流表测的都是最大值答案B解析电压、电流的有效值和峰值之间的eq\r(2)倍关系是仅限于正弦沟通电而言的．所以A是错误的，B是正确的；在沟通电的叙述中没有特殊说明状况下的电流和电压均指有效值，C错误；沟通电压表、电流表测的都是有效值，D错误．3.图3－1－5某交变电压随时间的变化规律如图3－1－5所示，则此交变电流的频率为________Hz.线圈转动的角速度是________rad/s.若将此电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于________V.答案50100π200解析由图像可知此正弦交变电压的峰值Um＝200V，周期T＝0.02s，频率f＝eq\f(1,T)＝50Hz；ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2π,0.02)rad/s＝100πrad/s.将该电压加在电容器上，电容器的耐压值应不小于200V.交变电流有效值的计算4．图3－1－6是一交变电流随时间变化的图像，求此交变电流的有效值．图3－1－6答案6A解析设非正弦交变电流的有效值为I′，直流电的电流为I，让非正弦交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R)，在一周期(T＝0.3s)内，非正弦交变电流产生的热量Q′＝Ieq\o\al(2,1)Rt1＋Ieq\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在这一个周期内，直流电产生的热量Q＝I2RT＝0.3I2R由Q＝Q′得0.3I2R＝10.8R，所以I＝6A，I′＝I＝6A.(时间：60分钟)题组一对描述交变电流物理量的生疏1．下列提到的沟通电，不是指有效值的是()A．沟通电压表的读数B．保险丝熔断电流C．电容器击穿电压D．220V沟通电压答案C解析电容器击穿电压指电容器两端允许加的电压的最大值．2．下列关于交变电流的说法正确的是()A．若交变电流的峰值为5A，则它的最小值为－5AB．用沟通电流表测交变电流时，指针来回摇摆C．我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50Hz，故电流方向每秒转变100次D．正弦交变电流的峰值为20A，则有效值为10eq\r(2)A.答案CD解析电流的负值表示电流方向与原来方向相反，不表示大小，A项错误；沟通电流表测交变电流时，指针不会来回摇摆，B项错误；我国工农业生产和生活用的交变电流，周期为0.02s，沟通电方向一个周期转变两次，所以每秒转变100次，C项正确；由I＝eq\f(Im,\r(2))得有效值为10eq\r(2)A，D项对．3．如图3－1－7所示的(a)、(b)两图分别表示两个沟通电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的()图3－1－7A．有效值B．频率C．最大值D．均不一样答案BC解析由题图可知，两个交变电压最大值均为2V，周期均为0.4s，可知B、C正确．题图(a)中电压有效值Ua＝eq\f(Um,\r(2))，题图(b)中电压有效值Ub＝Um，A错．4．图3－1－8甲、乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是()图3－1－8A．图甲表示沟通电，图乙表示直流电B．两种电压的有效值相等C．图甲所示电压的有效值为220VD．两种电压周期相等答案CD解析图甲、图乙均表示沟通电，故A错；图甲是正弦式沟通电，有效值等于eq\f(1,\r(2))×311V＝220V，故C选项对；图甲和图乙的有效值并不相同，B错；从图象知两种电压的周期都为2×10－2s，D正确．题组二非正弦沟通电有效值的计算5．某一交变电流的电压波形如图3－1－9所示，求这一交变电流的电压的有效值U.图3－1－9答案2eq\r(10)V解析假设让始终流电压U和如题图所示的沟通电压分别通过同一电阻，交变电流在一个周期内产生的热量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).直流电在一个周期内产生的热量Q2＝eq\f(U2,R)·T.由交变电流有效值的定义知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．阻值为1Ω的电阻上通以交变电流，其i－t关系如图3－1－10所示，则在0～1s内电阻上产生的热量为()图3－1－10A．1JB．1.5JC．2JD．2.8J答案D解析由于所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量．在0～1s内有效电流为1A和2A的时间段分别为t1＝0.4s，t2＝0.6s，所以Q＝Ieq\o\al(2,1)Rt1＋Ieq\o\al(2,2)Rt2＝2.8J.7．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图3－1－11所示，此空调器运转1h用电()图3－1－11A．1.0度B．1.5度C．2.0度D．2.5度答案B解析由图线知，电功率随时间的变化周期为15min，前5min为0.5kW，后10min为2kW.设电功率的有效值为P，周期为T，依据有效值定义有P1eq\f(T,3)＋P2eq\f(2T,3)＝PT.将P1＝0.5kW，P2＝2kW代入得：P＝1.5kW.此空调1h用电W＝Pt＝1.5度．故选B.8．如图3－1－12甲所示，调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调整灯的亮度的．现将某无级调光台灯接在220V的正弦交变电流上，经过可控硅调整后加在灯管两端的电压如图3－1－12乙所示，则此时电压表的示数是()图3－1－12A．220VB．156VC．110VD．78V答案B解析虽然图示电流不是正弦交变电流，依据正弦式交变电流的图象对称性可知，只要有eq\f(1,4)T的图线就满足最大值是有效值的eq\r(2)倍，依据交变电流有效值定义有：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对，A、C、D错．题组三对正弦式沟通电有效值理解和应用9．在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量，与一电流3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则()A．此交变电流的有效值为3A，最大值为3eq\r(2)AB．此交变电流的有效值为3eq\r(2)A，最大值为6AC．电阻两端的沟通电压的有效值为300V，最大值不确定D．电阻两端的沟通电压的有效值为300eq\r(2)V，最大值为600V答案A解析依据交变电流有效值的定义知，交变电流的有效值即为直流电的电流值，为3A．依据正弦交变电流有效值与最大值的关系，可知交变电流的最大值为3eq\r(2)A，A正确，B错误；依据欧姆定律U＝IR，则有U有效＝I有效R，Um＝ImR，故电阻两端的沟通电压的有效值为300V，最大值为300eq\r(2)V，C、D错误．10．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311V．当它接入220V的照明电路时，这盏灯()A．将不亮B．灯丝将烧断C．只能暗淡发光D．能正常发光答案D解析220V的电路其有效值为220V，最大值为311V，正好适合．11．一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦沟通电源上，其消耗的电功率为eq\f(P,2).假如电热器电阻不变，则此沟通电源输出电压的最大值为()A．5VB．5eq\r(2)VC．10VD．10eq\r(2)V答案C解析设该电热器的电阻为R，题中正弦沟通电源输出电压的有效值为U，则eq\f(P,2)＝eq\f(U2,R)；加直流电时，P＝eq\f(（10V）2,R)；又由最大值Um＝eq\r(2)U，可解出Um＝10V．故选项C正确．12．电阻R1、R2与沟通电源依据图3－1－13甲所示的方式连接，R1＝10Ω，R2＝20Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的状况如图乙所示，则()图3－1－13A．通过R1的电流有效值是1.2AB．R1两端的电压有效值是6VC．通过R