新教材高中物理課時評價7交變電流的特點含解析魯科版選擇性必修第二冊

PAGE6-交變電流的特點(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題，每題5分，共20分)1.某正弦式交變電流i隨時間t變化的圖像如圖所示。由圖可知 ()A.電流的最大值為10B.電流的有效值為10C.該交變電流的周期為0.03sD.該交變電流的頻率為0.02Hz【解析】選B。根據(jù)圖像，該交流電的最大電流為10A，周期為0.02s，故A錯誤，C錯誤；電流有效值：I=A=10A，故B正確；該交流電的頻率為：f==50Hz，D錯誤。故選B。2.將正弦交流電經(jīng)過整流器處理后，得到的電流波形剛好去掉了半周，如圖，它的有效值是 ()A.2A B.A C.A D.1【解析】選D。設(shè)交流電電流的有效值為I，周期為T，電阻為R，則有I2RT=()2R·解得：I==1A。則D正確，A、B、C錯誤。3.一個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；若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為。如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為 ()A.5V B.5V C.10V D.10V【解題指南】解答本題需要把握以下兩點：(1)交變電流有效值的定義。(2)正弦式交變電流有效值和最大值的關(guān)系?！窘馕觥窟xC。設(shè)交變電壓有效值為U，根據(jù)有效值定義，有×2t=×t，U=5V，交變電壓最大值Um=5×V=10V。則C正確，A、B、D錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】兩個完全相同的電熱器，分別通以圖甲、乙所示的峰值相等的矩形交變電流和正弦交變電流，則這兩個電熱器的電功率之比P甲∶P乙等于 ()A.∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶1【解析】選B。甲為矩形交變電流，它的大小恒為Im，方向做周期性變化，而電流通過電阻的熱功率跟電流的方向無關(guān)，所以矩形交變電流通過電阻R的熱功率P甲=R；乙為正弦交變電流，計算熱功率時要用電流的有效值：I=，所以P乙=I2R=()2R=R=，得=，故B正確。4.如圖所示，下列對圖像的描述正確的是 ()A.該電壓是恒定電壓B.該電壓是直流電壓C.該電壓的周期是0.2sD.該電壓的頻率是Hz【解析】選D。從圖像可以看出每經(jīng)過0.3s開始重復(fù)上一個過程，所以0.3s是一個周期，頻率是Hz，在一個周期內(nèi)，前0.1s電壓為正值，后0.2s電壓為負(fù)值，表示前后電流方向相反，所以是交變電流，D正確，A、B、C錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】有一交變電流如圖所示，則由此圖像可知 ()A.它的周期是0.8sB.它的峰值是5.7C.它的有效值是2AD.它的頻率是0.8Hz【解析】選A。由圖像可知T=0.8s，f==1.25Hz，故A對，D錯；又由圖像知Im=4A，故B錯；因為此電流并非正弦交變電流，故其有效值I≠=2A，C錯。二、計算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位)5.先后用如圖甲、乙所示的電流通過丙圖中的電阻R，則電流表的示數(shù)分別為多少？【解析】電流表的示數(shù)為通過R的電流的有效值。甲圖中的i-t圖像是正弦式曲線，在前半個周期內(nèi)，它的有效值與正弦式交變電流的有效值相同，I==A，后半個周期不產(chǎn)生熱量，則交流電在一個周期內(nèi)通過電阻R所產(chǎn)生的熱量Q交=。直流電在一個周期內(nèi)通過電阻R所產(chǎn)生的熱量Q直=RT。由于Q交=Q直，所以=RT，IA==2.5A。乙圖中周期為0.04s，前0.02s內(nèi)i大小方向不變，產(chǎn)生的熱量Q1=R·，后0.02s內(nèi)有效值為，產(chǎn)生的熱量Q2=()2R·，由有效值的定義可知：R·+()2R·=I2R·T，即52R·+()2R·=I2R·T，可得I=A≈4.33A。答案：2.5A4.33A【總結(jié)提升】求交流電的有效值的技巧(1)對于完整的正弦交變電流可直接利用有效值與最大值的關(guān)系U=、I=求解。(2)對于矩形交變電流，應(yīng)根據(jù)電流的熱效應(yīng)列出電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量的方程，求出有效值。(3)整個波形是由正弦交變電流的一部分和矩形脈沖電流組合構(gòu)成的情況，應(yīng)根據(jù)有效值的定義，由電流做功的公式列出一個周期內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量的公式求解。(4)當(dāng)有電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化時，可利用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來求有效值。(10分鐘·20分)6.(6分)某匝數(shù)為100的線圈通有如圖所示的交變電流(圖中曲線為余弦曲線的一部分)，單匝線圈電阻r=0.02Ω，則在0～10s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為 ()A.80J B.85J C.90J D.125J【解析】選B。由交變電流的有效值定義知(A)2R·+(2A)2R·=I2RT，該交變電流的有效值I=A，線圈的總電阻R總=100×0.02Ω=2Ω，由Q=I2R總t得Q=85J，則B正確，A、C、D錯誤。7.(14分)如圖甲所示，一個電阻為R的金屬圓環(huán)放在磁場中，磁場與圓環(huán)所在的平面垂直，穿過圓環(huán)的磁通量隨時間變化的圖像如圖乙所示，圖中的最大磁通量Φ0和變化的周期T都是已知量，求在一個周期T的時間內(nèi)，金屬環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱和交變電流的有效值?！窘馕觥?～時間內(nèi)，感應(yīng)電