第1节 交变电流的特点练习（Word含解析）
文档属性
| 名称 | 第1节 交变电流的特点练习（Word含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 155.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-04 05:25:57 | ||
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文档简介
第3章 交变电流与远距离输电
第1节 交变电流的特点
基础过关练
题组一 直流电与交流电的识别
1.关于交变电流和直流电流的说法中正确的是 ( )
A.如果电流大小随时间做周期性变化,则一定是交变电流
B.直流电流的大小和方向一定不变
C.交变电流一定是按正弦规律变化的
D.交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化
2.(2021湖南长沙高二期末)(多选)下列图像描述的电流属于交变电流的是 ( )
A
B
C
D
题组二 交流电的周期与频率
3.关于交变电流的周期和频率,下列说法中正确的是 ( )
A.正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期
B.1 s内正弦式交变电流出现最大值的次数等于频率
C.正弦式交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍
D.频率为50 Hz的交变电流,其周期等于0.05 s
4.某正弦式交变电流的方向在1 s内改变100次,则其周期T和频率f分别为 ( )
A.T=0.01 s,f=100 Hz B.T=0.02 s,f=50 Hz
C.T=0.02 s,f=100 Hz D.T=0.01 s,f=50 Hz
题组三 对交流电有效值的理解
5.下列关于交变电流的说法中正确的是 ( )
A.交流电流表上显示的电流数值是该交变电流的瞬时值
B.交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的最大值
C.交变电流的有效值就是交流电在一个周期内的平均值
D.跟交变电流有相同的热效应的恒定电流的数值是该交变电流的有效值
题组四 有效值的计算
6.如图是一交变电流的电流大小随时间变化的图像,下列说法正确的是 ( )
A.周期是0.2 s,电流的峰值是10 A
B.周期是0.15 s,电流的峰值是10 A
C.频率是5 Hz,电流的有效值是10 A
D.频率是0.2 Hz,电流的有效值是5 A
7.如图所示,提供正弦式交变电流的电源的输出电压最大值为311 V,负载电阻R=440 Ω,不考虑电表内阻的影响,则电路中交流电压表和电流表的示数分别为 ( )
A.311 V,0.707 A
B.220 V,0.5 A
C.311 V,10 A
D.311 V,0.05 A
8.如图所示为一交流电的电流随时间变化的图像,此交流电流的有效值是 ( )
A.3.5 A B.3.5 A C.5 A D.5 A
9.一根电阻丝接入220 V的直流电路中,1 min内产生的热量为Q,同样的电阻丝接入正弦交流电路中,2 min内产生的热量也为Q,则该正弦交流电路的电压最大值为 ( )
A.310 V B.220 V
C.155.6 V D.110 V能力提升练
题组一 交流电有效值的计算
1.(2021甘肃兰州一中高二月考,)家用电子调光灯的调光原理是利用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分,由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的调节,比过去用变压器调压方便且体积较小。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在台灯上的电压,即在正弦式交流电压的每一个周期中,前面的波形被截去,从而改变了台灯上的电压。那么现在台灯上电压的有效值为 ( )
A.Um B. C. D.
2.(2020江西南昌六校高二上期末,)A、B是两个完全相同的电热器,A通以图甲所示的方波交变电流,B通以图乙所示的正弦式交变电流,则两电热器的电功率PA∶PB等于 ( )
A.5∶4 B.3∶2 C.∶1 D.2∶1
3.(2020山东潍坊高二上检测,)一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36 Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为 ( )
A.×10-5 A B.×10-5 A
C.×10-5 A D.×10-5 A
题组二 最大值、有效值、平均值的计算
4.(2020辽宁沈阳高二上月考,)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动,从磁通量最大位置开始转过180°过程中,感应电动势的最大值和平均值之比为 ( )
A. B. C. D.
5.(2021四川眉山仁寿一中高二开学考试,)如图所示为一正弦式交流电的电压随时间变化的图像,由图可知 ( )
A.该交流电的周期为0.01 s
B.该交流电的电压有效值为220 V
C.用交流电压表测量该交流电的电压,t=0.01 s时读数为0
D.用交流电压表测量该交流电的电压,任何时刻电压表的读数均为311 V
6.(2021福建泉州永春一中高二下期末,)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为60°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速转动(轴O位于磁场边界),则线框内产生的感应电流的有效值为 ( )
A. B. C.BL2ω D.BL2ω
7.(2021山东青岛高三一模,)合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域,人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示,浮桶由内、外两密封圆筒构成,浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上,内置匝数N=100的线圈,线圈与阻值R=14 Ω的灯泡相连,随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中,其运动速度v=2 sin πt (m/s)。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小B=0.2 T。线圈周长L=1.5 m,总电阻r=1 Ω,圆形线圈所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.线圈中感应电动势为60 V
B.灯泡中流过电流的最大值为4 A
C.灯泡的电功率为240 W
D.1分钟内小灯泡消耗的电能为13 440 J
答案全解全析
第3章 交变电流与远距离输电
第1节 交变电流的特点
基础过关练
1.D 直流电的特征是电流的方向不变,电流的大小可以改变。交变电流的特征是电流的方向随时间改变。交变电流有多种形式,正弦式交流电只是交变电流中的一种,故选D。
2.AD 大小和方向发生周期性变化的电流为交变电流,B、C图中电流的方向没有发生变化,因此不属于交变电流,A、D图中电流的方向发生周期性变化,属于交变电流。故选A、D。
3.C 因为在一个周期的时间内,正弦式交变电流会出现正向和负向最大值各一次,故相邻两次最大值的时间间隔为半个周期,A错误;1 s内完成周期性变化的次数等于频率,而正弦式交变电流1次周期性变化中出现2次最大值,故选项B错误;正弦式交变电流在一个周期内方向改变两次,即方向变化的频率为交变电流频率的2倍,所以选项C正确;由T== s=0.02 s,知选项D错误。
4.B 正弦式交变电流在一个周期内方向改变两次,1 s内电流的方向改变100次,知经历了50个周期,则T= s=0.02 s,频率f==50 Hz,选项B正确,A、C、D错误。
5.D 用交流电流表测量的电流为交变电流的有效值,A错误;交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是交变电流的有效值,B错误;交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的,让交变电流和恒定电流通过同样阻值的电阻,如果它们在相同时间内产生的热量相同,那么这一恒定电流的数值就叫作这一交变电流的有效值,C错误,D正确。故选D。
6.A 由题图可知T=0.2 s,Im=10 A,故频率f==5 Hz,有效值I==5 A,故A正确,B、C、D错误。
7.B 电压表、电流表的示数均为有效值,U=≈220 V,I==0.5 A,故选B。
8.C 根据交流电流的有效值的定义有I2×R×0.02 s=(4 A)2×R×0.01 s+(3 A)2×R×0.01 s,解得I=5 A,选项C正确,A、B、D错误。
9.B 设正弦交流电路的电压有效值为U2,
对于直流电路:Q=t1 ①
对于正弦交流电路:Q=t2 ②
由①②联立解得:U2=110 V
该正弦交流电路的电压最大值为Um=U2=220 V,故选B。
能力提升练
1.C 设电压的有效值为U,将交流电与恒定电流分别通过电阻R,分析一个周期内产生的热量,交流电通过电阻产生的热量为Q1=××2,恒定电流通过电阻产生的热量为Q2=T,由Q1=Q2可得U=,故选C。
2.A 根据题意,设通过电热器A的电流有效值为I,则有R·+·R·=I2RT,即I=I0,则电热器A的电功率为PA=R,通过电热器B的电流的有效值为,则电热器B的电功率为PB=R,故选项A正确。
3.B 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得
E==S·,I==·
可得0~3 s内,I1=× A=2×10-5 A
3~5 s内,I2=× A=-3×10-5 A
可作出i随时间t变化的图像如图所示
由有效值的定义得Rt1+Rt2=I2Rt,
其中t1=3 s,t2=2 s,t=t1+t2
解得I=×10-5 A,故B选项正确。
4.A 线圈从磁通量最大位置转动180°过程中,感应电动势的平均值为=N=N=,感应电动势的最大值Em=NBSω,感应电动势的最大值和平均值之比为,选项A正确,B、C、D错误。
5.B 由题图可知,该交流电的周期为0.02 s,A错误;该交流电的电压有效值为E有== V=220 V,B正确;用交流电压表测量交流电的电压,测量的是有效值,任何时刻电压表的读数均为220 V,C、D错误。
6.B 线框进磁场和出磁场的过程中产生的感应电动势为Em=BL=BL·=BL·=BL2ω,线框转动一周,线框中产生的感应电动势的图像如图。
根据交流电的有效值定义可得·T=·×2,解得E=,线框内产生的感应电流的有效值为I==,故选B。
7.D 线圈在磁场中切割磁感线,产生感应电动势的最大值为Emax=NBLvmax,代入数据可得Emax=60 V,线圈中感应电动势为e=Emax sin πt=60 sin πt (V),故A错误;根据闭合电路欧姆定律可得最大电流为Imax== A=4 A,故B错误;电流的有效值为I= A=4 A,灯泡的电功率为P=I2R=42×14 W=224 W,故C错误;1分钟内小灯泡消耗的电能为W=Pt=224×60 J=13 440 J,故D正确。
第1节 交变电流的特点
基础过关练
题组一 直流电与交流电的识别
1.关于交变电流和直流电流的说法中正确的是 ( )
A.如果电流大小随时间做周期性变化,则一定是交变电流
B.直流电流的大小和方向一定不变
C.交变电流一定是按正弦规律变化的
D.交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化
2.(2021湖南长沙高二期末)(多选)下列图像描述的电流属于交变电流的是 ( )
A
B
C
D
题组二 交流电的周期与频率
3.关于交变电流的周期和频率,下列说法中正确的是 ( )
A.正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周期
B.1 s内正弦式交变电流出现最大值的次数等于频率
C.正弦式交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍
D.频率为50 Hz的交变电流,其周期等于0.05 s
4.某正弦式交变电流的方向在1 s内改变100次,则其周期T和频率f分别为 ( )
A.T=0.01 s,f=100 Hz B.T=0.02 s,f=50 Hz
C.T=0.02 s,f=100 Hz D.T=0.01 s,f=50 Hz
题组三 对交流电有效值的理解
5.下列关于交变电流的说法中正确的是 ( )
A.交流电流表上显示的电流数值是该交变电流的瞬时值
B.交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是所允许的交变电流的最大值
C.交变电流的有效值就是交流电在一个周期内的平均值
D.跟交变电流有相同的热效应的恒定电流的数值是该交变电流的有效值
题组四 有效值的计算
6.如图是一交变电流的电流大小随时间变化的图像,下列说法正确的是 ( )
A.周期是0.2 s,电流的峰值是10 A
B.周期是0.15 s,电流的峰值是10 A
C.频率是5 Hz,电流的有效值是10 A
D.频率是0.2 Hz,电流的有效值是5 A
7.如图所示,提供正弦式交变电流的电源的输出电压最大值为311 V,负载电阻R=440 Ω,不考虑电表内阻的影响,则电路中交流电压表和电流表的示数分别为 ( )
A.311 V,0.707 A
B.220 V,0.5 A
C.311 V,10 A
D.311 V,0.05 A
8.如图所示为一交流电的电流随时间变化的图像,此交流电流的有效值是 ( )
A.3.5 A B.3.5 A C.5 A D.5 A
9.一根电阻丝接入220 V的直流电路中,1 min内产生的热量为Q,同样的电阻丝接入正弦交流电路中,2 min内产生的热量也为Q,则该正弦交流电路的电压最大值为 ( )
A.310 V B.220 V
C.155.6 V D.110 V能力提升练
题组一 交流电有效值的计算
1.(2021甘肃兰州一中高二月考,)家用电子调光灯的调光原理是利用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分,由截去部分的多少来调节电压,从而实现灯光的调节,比过去用变压器调压方便且体积较小。如图所示为一个经过双向可控硅电子元件调节后加在台灯上的电压,即在正弦式交流电压的每一个周期中,前面的波形被截去,从而改变了台灯上的电压。那么现在台灯上电压的有效值为 ( )
A.Um B. C. D.
2.(2020江西南昌六校高二上期末,)A、B是两个完全相同的电热器,A通以图甲所示的方波交变电流,B通以图乙所示的正弦式交变电流,则两电热器的电功率PA∶PB等于 ( )
A.5∶4 B.3∶2 C.∶1 D.2∶1
3.(2020山东潍坊高二上检测,)一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36 Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为 ( )
A.×10-5 A B.×10-5 A
C.×10-5 A D.×10-5 A
题组二 最大值、有效值、平均值的计算
4.(2020辽宁沈阳高二上月考,)矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的转轴匀速转动,从磁通量最大位置开始转过180°过程中,感应电动势的最大值和平均值之比为 ( )
A. B. C. D.
5.(2021四川眉山仁寿一中高二开学考试,)如图所示为一正弦式交流电的电压随时间变化的图像,由图可知 ( )
A.该交流电的周期为0.01 s
B.该交流电的电压有效值为220 V
C.用交流电压表测量该交流电的电压,t=0.01 s时读数为0
D.用交流电压表测量该交流电的电压,任何时刻电压表的读数均为311 V
6.(2021福建泉州永春一中高二下期末,)如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。电阻为R、半径为L、圆心角为60°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的轴O以角速度ω匀速转动(轴O位于磁场边界),则线框内产生的感应电流的有效值为 ( )
A. B. C.BL2ω D.BL2ω
7.(2021山东青岛高三一模,)合理利用自然界中的能源是一个重要的课题。在我国某海域,人们设计了一个浮桶式波浪发电灯塔。如图甲所示,浮桶由内、外两密封圆筒构成,浮桶内磁体由支柱固定在暗礁上,内置匝数N=100的线圈,线圈与阻值R=14 Ω的灯泡相连,随波浪相对磁体沿竖直方向上下运动且始终处于磁场中,其运动速度v=2 sin πt (m/s)。辐向磁场中线圈所在处的磁感应强度大小B=0.2 T。线圈周长L=1.5 m,总电阻r=1 Ω,圆形线圈所在处截面如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.线圈中感应电动势为60 V
B.灯泡中流过电流的最大值为4 A
C.灯泡的电功率为240 W
D.1分钟内小灯泡消耗的电能为13 440 J
答案全解全析
第3章 交变电流与远距离输电
第1节 交变电流的特点
基础过关练
1.D 直流电的特征是电流的方向不变,电流的大小可以改变。交变电流的特征是电流的方向随时间改变。交变电流有多种形式,正弦式交流电只是交变电流中的一种,故选D。
2.AD 大小和方向发生周期性变化的电流为交变电流,B、C图中电流的方向没有发生变化,因此不属于交变电流,A、D图中电流的方向发生周期性变化,属于交变电流。故选A、D。
3.C 因为在一个周期的时间内,正弦式交变电流会出现正向和负向最大值各一次,故相邻两次最大值的时间间隔为半个周期,A错误;1 s内完成周期性变化的次数等于频率,而正弦式交变电流1次周期性变化中出现2次最大值,故选项B错误;正弦式交变电流在一个周期内方向改变两次,即方向变化的频率为交变电流频率的2倍,所以选项C正确;由T== s=0.02 s,知选项D错误。
4.B 正弦式交变电流在一个周期内方向改变两次,1 s内电流的方向改变100次,知经历了50个周期,则T= s=0.02 s,频率f==50 Hz,选项B正确,A、C、D错误。
5.D 用交流电流表测量的电流为交变电流的有效值,A错误;交流用电器铭牌上所标的电压和电流值是交变电流的有效值,B错误;交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的,让交变电流和恒定电流通过同样阻值的电阻,如果它们在相同时间内产生的热量相同,那么这一恒定电流的数值就叫作这一交变电流的有效值,C错误,D正确。故选D。
6.A 由题图可知T=0.2 s,Im=10 A,故频率f==5 Hz,有效值I==5 A,故A正确,B、C、D错误。
7.B 电压表、电流表的示数均为有效值,U=≈220 V,I==0.5 A,故选B。
8.C 根据交流电流的有效值的定义有I2×R×0.02 s=(4 A)2×R×0.01 s+(3 A)2×R×0.01 s,解得I=5 A,选项C正确,A、B、D错误。
9.B 设正弦交流电路的电压有效值为U2,
对于直流电路:Q=t1 ①
对于正弦交流电路:Q=t2 ②
由①②联立解得:U2=110 V
该正弦交流电路的电压最大值为Um=U2=220 V,故选B。
能力提升练
1.C 设电压的有效值为U,将交流电与恒定电流分别通过电阻R,分析一个周期内产生的热量,交流电通过电阻产生的热量为Q1=××2,恒定电流通过电阻产生的热量为Q2=T,由Q1=Q2可得U=,故选C。
2.A 根据题意,设通过电热器A的电流有效值为I,则有R·+·R·=I2RT,即I=I0,则电热器A的电功率为PA=R,通过电热器B的电流的有效值为,则电热器B的电功率为PB=R,故选项A正确。
3.B 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得
E==S·,I==·
可得0~3 s内,I1=× A=2×10-5 A
3~5 s内,I2=× A=-3×10-5 A
可作出i随时间t变化的图像如图所示
由有效值的定义得Rt1+Rt2=I2Rt,
其中t1=3 s,t2=2 s,t=t1+t2
解得I=×10-5 A,故B选项正确。
4.A 线圈从磁通量最大位置转动180°过程中,感应电动势的平均值为=N=N=,感应电动势的最大值Em=NBSω,感应电动势的最大值和平均值之比为,选项A正确,B、C、D错误。
5.B 由题图可知,该交流电的周期为0.02 s,A错误;该交流电的电压有效值为E有== V=220 V,B正确;用交流电压表测量交流电的电压,测量的是有效值,任何时刻电压表的读数均为220 V,C、D错误。
6.B 线框进磁场和出磁场的过程中产生的感应电动势为Em=BL=BL·=BL·=BL2ω,线框转动一周,线框中产生的感应电动势的图像如图。
根据交流电的有效值定义可得·T=·×2,解得E=,线框内产生的感应电流的有效值为I==,故选B。
7.D 线圈在磁场中切割磁感线,产生感应电动势的最大值为Emax=NBLvmax,代入数据可得Emax=60 V,线圈中感应电动势为e=Emax sin πt=60 sin πt (V),故A错误;根据闭合电路欧姆定律可得最大电流为Imax== A=4 A,故B错误;电流的有效值为I= A=4 A,灯泡的电功率为P=I2R=42×14 W=224 W,故C错误;1分钟内小灯泡消耗的电能为W=Pt=224×60 J=13 440 J,故D正确。