人教版物理选修1-1练习：第3章 电磁感应 3.3 交变电流Word版含解析
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| 名称 | 人教版物理选修1-1练习：第3章 电磁感应 3.3 交变电流Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 66.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-10 17:08:23 | ||
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文档简介
三、交变电流
课时过关·能力提升
基础巩固
1有一台使用交变电流的电冰箱上标有额定电压为“220 V”的字样,这“220 V”是指( )
A.交流电压的瞬时值 B.交流电压的最大值
C.交流电压的平均值 D.交流电压的有效值
解析:用电器上标的都是有效值。
答案:D
2下列各图中表示交变电流的是( )
解析:根据交变电流的定义,A、C、D图中电流的大小和方向都随时间做周期性变化,是交变电流;B图中电流的大小随时间做周期性变化,但方向始终不变,不是交变电流。
答案:ACD
3小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间成正弦函数关系,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.交变电流的周期为0.125 s
B.交变电流的频率为8 Hz
C.交流电压的有效值为20 V
D.交流电压的最大值为20 V
解析:由题图可知交变电流的周期T=0.250 s,频率f=1T=4 Hz,故选项A、B错误;交流电压最大值由题图知Um=20 V,所以有效值为Ue=Um2=102 V,所以选项C错误,选项D正确。
答案:D
4将阻值为400 Ω的电阻接在正弦式电流的电源上,它消耗的电功率为121 W,那么,该电阻两端电压的有效值Ue和通过电流的有效值Ie应分别是( )
A.Ue=220 V,Ie=0.39 A
B.Ue=220 V,Ie=0.55 A
C.Ue=311 V,Ie=0.55 A
D.Ue=311 V,Ie=0.39 A
解析:本题求的是有效值,而功率的计算也要用有效值计算,直接用欧姆定律和功率的计算公式计算,由400 Ω=UeIe与121 W=UeIe得到Ue=220 V,Ie=0.55 A。
答案:B
5电路如图所示,以下结论正确的是 ( )
A.a、b若接直流,灯泡可以发光
B.a、b若接直流,灯泡可以发光,但比交变电流暗
C.a、b若接交变电流,灯泡发光,灯泡和电容器都有电荷通过
D.a、b若接交变电流,灯泡发光,电容器中无电荷通过
解析:电容器有“通交流,隔直流”的作用,故a、b内接直流时,灯泡不亮,A、B错;接交变电流时,灯泡亮,但电路中电流的形成缘于电容器的不断充电、放电,并没有电荷通过电容器,C错,D对。
答案:D
6下列说法中正确的是( )
A.使用交变电流的电器设备铭牌上所标的电压、电流值均为峰值
B.用交流电压表和电流表测得的交流数值是有效值
C.一耐压值为300 V的电容器能接在220 V的正弦式交流电压上
D.所有交变电流都存在Ue=Um2的关系
解析:交流电压表和电流表测量的是交变电流的有效值,选项B正确;交流用电器铭牌上标的是有效值,选项A错误;220 V指有效值,最大值 Um=2202 V≈311 V>300 V,电容器会被击穿,选项C错误;Ue=Um2仅适用于正弦式电流,选项D错误。
答案:B
7照明用交流的电压是220 V,动力供电线路的电压是 380 V,它们的有效值、峰值各是多少?
解析:照明用电电压的有效值是220 V,峰值是2202 V≈311 V。动力供电电压的有效值是380 V,峰值是3802 V≈537 V。
答案:照明用电电压有效值为220 V,峰值为311 V;动力供电电压有效值为380 V,峰值为537 V。
能力提升
1
矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,所产生的交变电流的波形如图所示,可知( )
A.在t1时刻穿过线圈的磁通量为零
B.在t2时刻线圈平面与磁场方向平行
C.在t3时刻线圈平面与磁场方向垂直
D.在t4时刻穿过线圈的磁通量变化率达到峰值
解析:由题图知此交变电流属于正弦式电流,当线圈处于中性面时(即线圈平面与磁场方向垂直),磁通量最大,感应电动势和感应电流为零,磁通量变化率为零;当线圈平面与磁场平行时,磁通量为零,感应电动势和感应电流最大,磁通量变化率最大。根据以上规律可判断出选项A正确。
答案:A
2
对于图中的电流i随时间t做周期性变化的图象,下列描述正确的是( )
A.电流的大小变化,方向也变化,是交流
B.电流的大小变化,方向不变,不是交流
C.电流的大小不变,方向不变,是直流
D.电流的大小不变,方向变化,是交流
解析:从图象中看出,电流的大小随时间做周期性变化,但电流的方向不变,所以根据交流的定义,该电流不是交流。
答案:B
3四个接220 V交变电流的用电器,通电时间相同,则消耗电能最多的是( )
A.正常发光的额定功率为100 W的灯泡
B.电流最大值为0.6 A的电熨斗
C.每秒发热160 J的电热器
D.额定电流I=0.5 A的电烙铁
解析:220 V是指有效值,消耗的电能在交变电流中应该用有效值计算,根据题意知选项C中用电器的功率最大,所以相同时间内消耗的电能最多。
答案:C
4电感器具有通低频阻高频的作用,电容器具有通高频阻低频的作用,高频、低频信号均可通过电阻器。图中,含有强度相等的高、低频混合音频信号通过电路后,扬声器发出的信号中( )
A.主要是高频信号
B.主要是低频信号
C.低频和高频信号一样强
D.低频和高频信号都没有
解析:在题述中已经给了很好的说明,电感器通低频阻高频、电容器则是通高频阻低频。
答案:A
5一个电阻接在10 V的直流电源上,它的发热功率为P,当它接到电压为u=10sin 100πt V的交流电源上,发热功率是( )
A.0.25P B.0.5P C.P D.2P
解析:通直流时P=U直2R=100R,
通交变电流时P'=Ue2R=Um22R=50R,
所以P'=0.5P。
答案:B
★6
一交流电压随时间变化的图象如图所示,则此交变电流的频率是 Hz;若将该电压加在10 μF的电容器上,则电容器的耐压值不应小于?
V;若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上,用电器恰能正常工作,则电路中保险丝的额定电流不能低于 A。?
解析:根据f=1T=10.02 Hz=50 Hz,在电路中接入电容器,电容器的耐压值是交流电压的峰值,应为200 V,保险丝的额定电流是交流电流的有效值,应为
Ie=UeR=2002103 A≈0.14 A。
答案:50 200 0.14
★7发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为 311 V,其线圈共100匝,在匀强磁场中匀速转动的角速度为100π rad/s。
(1)从中性面开始计算,写出电动势的瞬时值表达式。
(2)此发电机外电路组成闭合回路时,总电阻为100 Ω,求t=1600 s时的电流。
(3)求线圈中磁通量变化率的最大值。
解析:注意处理交变电流的变化规律时,首先要正确写出其瞬时值表达式,并应用电磁感应定律、欧姆定律等正确求解。
(1)由交变电流的变化规律可推知,本题电动势的瞬时值表达式为e=311sin 100πt V。
(2)利用欧姆定律,在t=1600 s时的电流为
i=ER=311sinπ6100 A≈1.56 A。
(3)由法拉第电磁感应定律Em=nΔΦΔt得磁通量变化率的最大值ΔΦΔt=3.11 V。
答案:(1)e=311sin 100πt V (2)1.56 A (3)3.11 V
课时过关·能力提升
基础巩固
1有一台使用交变电流的电冰箱上标有额定电压为“220 V”的字样,这“220 V”是指( )
A.交流电压的瞬时值 B.交流电压的最大值
C.交流电压的平均值 D.交流电压的有效值
解析:用电器上标的都是有效值。
答案:D
2下列各图中表示交变电流的是( )
解析:根据交变电流的定义,A、C、D图中电流的大小和方向都随时间做周期性变化,是交变电流;B图中电流的大小随时间做周期性变化,但方向始终不变,不是交变电流。
答案:ACD
3小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间成正弦函数关系,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.交变电流的周期为0.125 s
B.交变电流的频率为8 Hz
C.交流电压的有效值为20 V
D.交流电压的最大值为20 V
解析:由题图可知交变电流的周期T=0.250 s,频率f=1T=4 Hz,故选项A、B错误;交流电压最大值由题图知Um=20 V,所以有效值为Ue=Um2=102 V,所以选项C错误,选项D正确。
答案:D
4将阻值为400 Ω的电阻接在正弦式电流的电源上,它消耗的电功率为121 W,那么,该电阻两端电压的有效值Ue和通过电流的有效值Ie应分别是( )
A.Ue=220 V,Ie=0.39 A
B.Ue=220 V,Ie=0.55 A
C.Ue=311 V,Ie=0.55 A
D.Ue=311 V,Ie=0.39 A
解析:本题求的是有效值,而功率的计算也要用有效值计算,直接用欧姆定律和功率的计算公式计算,由400 Ω=UeIe与121 W=UeIe得到Ue=220 V,Ie=0.55 A。
答案:B
5电路如图所示,以下结论正确的是 ( )
A.a、b若接直流,灯泡可以发光
B.a、b若接直流,灯泡可以发光,但比交变电流暗
C.a、b若接交变电流,灯泡发光,灯泡和电容器都有电荷通过
D.a、b若接交变电流,灯泡发光,电容器中无电荷通过
解析:电容器有“通交流,隔直流”的作用,故a、b内接直流时,灯泡不亮,A、B错;接交变电流时,灯泡亮,但电路中电流的形成缘于电容器的不断充电、放电,并没有电荷通过电容器,C错,D对。
答案:D
6下列说法中正确的是( )
A.使用交变电流的电器设备铭牌上所标的电压、电流值均为峰值
B.用交流电压表和电流表测得的交流数值是有效值
C.一耐压值为300 V的电容器能接在220 V的正弦式交流电压上
D.所有交变电流都存在Ue=Um2的关系
解析:交流电压表和电流表测量的是交变电流的有效值,选项B正确;交流用电器铭牌上标的是有效值,选项A错误;220 V指有效值,最大值 Um=2202 V≈311 V>300 V,电容器会被击穿,选项C错误;Ue=Um2仅适用于正弦式电流,选项D错误。
答案:B
7照明用交流的电压是220 V,动力供电线路的电压是 380 V,它们的有效值、峰值各是多少?
解析:照明用电电压的有效值是220 V,峰值是2202 V≈311 V。动力供电电压的有效值是380 V,峰值是3802 V≈537 V。
答案:照明用电电压有效值为220 V,峰值为311 V;动力供电电压有效值为380 V,峰值为537 V。
能力提升
1
矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,所产生的交变电流的波形如图所示,可知( )
A.在t1时刻穿过线圈的磁通量为零
B.在t2时刻线圈平面与磁场方向平行
C.在t3时刻线圈平面与磁场方向垂直
D.在t4时刻穿过线圈的磁通量变化率达到峰值
解析:由题图知此交变电流属于正弦式电流,当线圈处于中性面时(即线圈平面与磁场方向垂直),磁通量最大,感应电动势和感应电流为零,磁通量变化率为零;当线圈平面与磁场平行时,磁通量为零,感应电动势和感应电流最大,磁通量变化率最大。根据以上规律可判断出选项A正确。
答案:A
2
对于图中的电流i随时间t做周期性变化的图象,下列描述正确的是( )
A.电流的大小变化,方向也变化,是交流
B.电流的大小变化,方向不变,不是交流
C.电流的大小不变,方向不变,是直流
D.电流的大小不变,方向变化,是交流
解析:从图象中看出,电流的大小随时间做周期性变化,但电流的方向不变,所以根据交流的定义,该电流不是交流。
答案:B
3四个接220 V交变电流的用电器,通电时间相同,则消耗电能最多的是( )
A.正常发光的额定功率为100 W的灯泡
B.电流最大值为0.6 A的电熨斗
C.每秒发热160 J的电热器
D.额定电流I=0.5 A的电烙铁
解析:220 V是指有效值,消耗的电能在交变电流中应该用有效值计算,根据题意知选项C中用电器的功率最大,所以相同时间内消耗的电能最多。
答案:C
4电感器具有通低频阻高频的作用,电容器具有通高频阻低频的作用,高频、低频信号均可通过电阻器。图中,含有强度相等的高、低频混合音频信号通过电路后,扬声器发出的信号中( )
A.主要是高频信号
B.主要是低频信号
C.低频和高频信号一样强
D.低频和高频信号都没有
解析:在题述中已经给了很好的说明,电感器通低频阻高频、电容器则是通高频阻低频。
答案:A
5一个电阻接在10 V的直流电源上,它的发热功率为P,当它接到电压为u=10sin 100πt V的交流电源上,发热功率是( )
A.0.25P B.0.5P C.P D.2P
解析:通直流时P=U直2R=100R,
通交变电流时P'=Ue2R=Um22R=50R,
所以P'=0.5P。
答案:B
★6
一交流电压随时间变化的图象如图所示,则此交变电流的频率是 Hz;若将该电压加在10 μF的电容器上,则电容器的耐压值不应小于?
V;若将该电压加在一阻值为1 kΩ的纯电阻用电器上,用电器恰能正常工作,则电路中保险丝的额定电流不能低于 A。?
解析:根据f=1T=10.02 Hz=50 Hz,在电路中接入电容器,电容器的耐压值是交流电压的峰值,应为200 V,保险丝的额定电流是交流电流的有效值,应为
Ie=UeR=2002103 A≈0.14 A。
答案:50 200 0.14
★7发电机产生的按正弦规律变化的电动势最大值为 311 V,其线圈共100匝,在匀强磁场中匀速转动的角速度为100π rad/s。
(1)从中性面开始计算,写出电动势的瞬时值表达式。
(2)此发电机外电路组成闭合回路时,总电阻为100 Ω,求t=1600 s时的电流。
(3)求线圈中磁通量变化率的最大值。
解析:注意处理交变电流的变化规律时,首先要正确写出其瞬时值表达式,并应用电磁感应定律、欧姆定律等正确求解。
(1)由交变电流的变化规律可推知,本题电动势的瞬时值表达式为e=311sin 100πt V。
(2)利用欧姆定律,在t=1600 s时的电流为
i=ER=311sinπ6100 A≈1.56 A。
(3)由法拉第电磁感应定律Em=nΔΦΔt得磁通量变化率的最大值ΔΦΔt=3.11 V。
答案:(1)e=311sin 100πt V (2)1.56 A (3)3.11 V