2020高中物理 14 交變電流（含解析）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時分層作業(yè)（十四)交變電流（時間：40分鐘分值：100分）［基礎(chǔ)達標練］1．(6分）下列選項中屬于交流電的是()C[方向隨時間做周期性變化是交變電流最重要的特征．A、B、D三項所示的電流大小隨時間做周期性變化，但其方向不變，它們所表示的是直流電．C選項中電流的大小、方向隨時間做周期性變化，故是交變電流．］2．(6分)（多選)下列說法正確的是（)A．使用交流電的電器設(shè)備所標示的額定電壓、額定電流的數(shù)值均為最大值B．用交流電流表和電壓表測得的數(shù)值是有效值C．照明電路電壓為220V指的是有效值D．所有交變電流的有效值和最大值之間均存在Ee＝eq\f(Em，\r（2)），Ue＝eq\f(Um，\r（2））和Ie＝eq\f（Im，\r(2)）的關(guān)系BC［各種使用交流電的用電器銘牌上所標的數(shù)值均為有效值，故A項錯誤；交流電表測量值為有效值，故B項正確；照明電路電壓為220V是有效值，故C項正確；Ee＝eq\f(Em,\r(2))，Ue＝eq\f（Um，\r(2))，Ie＝eq\f(Im，\r（2）)是正(余)弦交變電流有效值和最大值的關(guān)系，故D項錯誤．]3．（6分)一個白熾燈燈泡上標有“220V40W”,那么為了使它正常發(fā)光，所使用的正弦交流電應(yīng)是（)A．電壓最大值為220V,電流最大值為0.18AB．電壓最大值為311V，電流最大值為0.26AC．電壓有效值為220V，電流有效值為0。26AD．電壓有效值為311V，電流有效值為0。18AB［電器上的標識一般不加特殊說明皆指交流電的有效值．由P＝UI解得I≈0。18A，Um≈311V，Im≈0。26A，故B正確．］4．（6分）如圖是一正弦交變電流的電流圖象，此正弦交變電流的頻率和電流的有效值分別為（）A．5Hz，10A B．50Hz，10AC．50Hz，10eq\r(2）A D．5Hz，10eq\r（2)AB[由圖象可知T＝2.0×10－2s＝0。02s，峰值Im＝10eq\r（2）A，因f＝eq\f（1，T），所以f＝50Hz。Ie＝eq\f(Im,\r（2))＝eq\f(10\r（2），\r(2））A＝10A．]5．(6分)2A的直流電流通過電阻R時，t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q?，F(xiàn)讓一正弦式電流通過電阻R，若2t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，則交變電流的最大值為(）A．1A B．2AC．eq\r(2)A D．2eq\r(2)AB［設(shè)交變電流有效值為I，則I2·R·2t＝(2A）2·R·t，故I＝eq\r（2）A．交變電流的最大值Im＝eq\r(2）I＝2A，故選項B正確．]6．(6分）一只“220V100W”的燈泡接在u＝311sin314tV的交流電源上，則下列說法中錯誤的是（）A．通過燈泡的電流I＝0.64AB．與燈泡串聯(lián)的電流表示數(shù)為I＝0.45AC．燈泡能正常發(fā)光D．與燈泡并聯(lián)的電壓表示數(shù)為U＝220VA［該交流電源的有效值為U＝Um/eq\r（2)＝eq\f(311,\r（2）)V≈220V,選項C、D正確;通過燈泡的電流為I＝eq\f（U,R）＝eq\f（220，2202/100）A≈0.45A，選項B正確．］7．(6分)(多選）一只低壓教學(xué)電源輸出的交流電壓的瞬時值為u＝10eq\r(2)sin（314t）V，關(guān)于該電源的規(guī)格和使用，下列說法正確的是()A．這個電源可以使“10V，2W”的燈泡正常發(fā)光B．此電源的交流電壓的周期是314sC．此電源在t＝0。01s時電壓達到峰值D．這個電源可能把“10V，2μF”的電容器擊穿AD[此電源有效值為10V,燈泡的額定電壓為10V,故燈泡能正常發(fā)光，A正確；此交流電周期T＝eq\f(2π,ω）＝eq\f（2π，314)，故B錯誤；周期T＝eq\f（2π,ω）＝eq\f(2×3.14，314）s＝0。02s，t＝0。01s＝eq\f(1,2)T,此時U＝0，故C錯誤；因為電源最大電壓Um＝10eq\r（2)V>10V(電容器的耐壓值)，所以電容器可能被擊穿,故D正確．］8．（8分)如圖中畫出了六種電流隨時間變化的圖象．這六個圖中的電流，都隨時間t做周期性變化，其中屬于交流的是_______，屬于正弦式電流的是_______．[解析］大小和方向隨時間作周期性變化的電流為交流電，（b）、（d)中方向不變不是交流電．[答案](a)（c)（e)(f）(c）［能力提升練］9．(6分)在兩個阻值相同的電阻上分別通以如圖甲所示的正弦交變電流和如圖乙所示方形波電流，它們的峰值和周期都相同．則兩電阻在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．2∶3B[正弦交變電流的有效值為I＝eq\f（Im，\r（2））。它流經(jīng)電阻R在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝eq\f(1，2)Ieq\o\al（2，m）Rt方形波電流經(jīng)過電阻R在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2＝Ieq\o\al（2,m）Rt所以eq\f(Q1,Q2)＝eq\f（1,2）.]10．(6分）正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照圖甲所示的方式連接，R＝10Ω,交流電壓表的示數(shù)是10V．圖乙是交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象．則下列說法正確的是（)A．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝eq\r（2）cos100πt（A)B．通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝sin50πt(V)C．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR＝10cos100πt（V)D．R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR＝10eq\r(2）cos50πt(V）A［交流電壓表的示數(shù)是10V，則電壓表的最大值為Um＝eq\r（2)U＝10eq\r（2)V；而周期T＝2×10－2s，因此ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s;交變電源輸出電壓u隨時間t變化的圖象如題圖所示，則輸出電壓u隨時間t的表達式為u＝10eq\r（2）cos100πt（V)；因此通過R的電流iR隨時間t變化的規(guī)律是iR＝eq\f（U，R)＝eq\r(2)cos100πt（A）;而R兩端的電壓uR隨時間t變化的規(guī)律是uR＝10eq\r（2)cos100πt（V）,故A正確，B、C、D錯誤．]11．（6分）(多選)如圖所示,甲為一臺小型發(fā)電機構(gòu)造示意圖，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示．發(fā)電機線圈內(nèi)阻為1Ω，外接燈泡的電阻為9Ω，則（）A．電壓表的示數(shù)為6VB。發(fā)電機的輸出功率為4WC．在1。0×10－2s時刻，穿過線圈的磁通量最大D．在0。5×10－2s時刻，穿過線圈的磁通量變化率最大CD［發(fā)電機相當(dāng)于一個電源，電壓表測量路端電壓，電源電動勢為E＝eq\f（6\r（2)，\r（2)）V＝6V,根據(jù)閉合回路歐姆定律可得路端電壓，即電壓表示數(shù)為U＝eq\f(R，R＋r)E＝eq\f（9，9＋1)×6V＝5.4V，A錯誤；發(fā)電機的輸出功率為P輸出＝eq\f（U2,R）＝eq\f（5。42,9）W＝3.24W，B錯誤；在1.0×10－2s時刻，瞬時電流為零，即此時磁通量最大,磁通量變化率最小，在0。5×10－2s時刻，瞬時電壓對應(yīng)峰值,此時磁通量變化率最大，磁通量為零,故C、D正確．]12．(6分）如圖甲所示的正弦交流電，接入圖乙所示電路的M、N兩端．已知圖乙電路中的定值電阻R＝110Ω，電流表A為理想電流表,C為擊穿電壓為250V的電容器，D為熔斷電流I0＝2。5A的保險絲．則下列說法中正確的有()A．電流表讀數(shù)為2。82AB．若將電容器C接到P、Q兩點之間，電容器C不會被擊穿C．保險絲D接入電路中的圖示位置,肯定會被熔斷D．若保險絲不被熔斷，在10個周期內(nèi)，電阻R發(fā)出的熱量為88JD［由題給交流電壓圖象可知，該交流電壓的最大值Um＝311V，周期T＝0。02s。交流電流表所測得的電流值為有效值，因而電流表讀數(shù)為I＝eq\f（U,R）＝eq\f（220，110）A＝2A,選項A錯誤．電容器的擊穿電壓是指電容器被擊穿時電壓值的下限．因而與之相對應(yīng)的應(yīng)該是交流電壓的最大值，亦即電容器C只能接入電壓的最大值小于250V的交流電路中，今將其接入P、Q兩點之間會被擊穿，選項B錯誤．保險絲的熔斷是由于電流的熱效應(yīng)所致，熔斷電流值指的是電流的有效值，I0＝2.5A＞2A，所以保險絲D不會被熔斷，選項C錯誤．交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的，所以計算電阻R上發(fā)出熱量則應(yīng)該用有效值計算,10個周期內(nèi)電阻R上發(fā)出熱量Q＝I2Rt＝（220/110）2×110×10×0。02J＝88J，選項D正確．]13．(12分）一交流電流的圖象如圖所示，由圖可知，該交變電流瞬時值表達式為i＝________A,用電流表測該電流,示數(shù)為________A，若該交流電流通過10Ω的電阻時，電阻消耗的電功率為________W.［解析]要寫出正弦電流的表達式，需確定最大值和角速度，由圖象可知最大值為10eq\r（2)A,角速度是200π,即可寫出表達式為i＝Imsin200πt，示數(shù)為I＝eq\f（Im,\r（2））＝10A．電功率為P＝I2R′＝1000W.[答案]10eq\r(2)sin200πt10100014．（14分)一臺發(fā)電機產(chǎn)生的按正弦規(guī)律變化的電動勢的峰值為400V,線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為314rad/s，試寫出電動勢瞬時值的表達式．如果該發(fā)電機與只含電阻的負載組成的閉合電路的總電阻為2000