【2012 精品练习】鲁科版 物理 选修3-2 3.1交变电流的特点知能优化训练

3.1 交变电流的特点 同步练习（鲁科版选修3-2）
1. 对于如图3－1－8所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列描述正确的是(　　)
图3－1－8
A．电流的大小变化，方向也变化，是交流电
B．电流的大小变化，方向不变，不是交流电
C．电流的大小不变，方向不变，是直流电[来源:21世纪教育网]
D．以上说法都不正确
解析：选B.由图象可知，该电流的大小变化，但电流方向一直没变，由交变电流、直流电的广义定义知该电流应为直流电．
2．关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是(　　)
A．任何形式的交变电压的有效值都是U＝的关系
B．只有正弦式交变电压才具有U＝的关系
C．照明电压220 V和动力电压380 V指的都是最大值
D．交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值[来源:21世纪教育网]
解析：选B.只有正弦式交变电压才有U＝的关系，其他交流电不适用，故A错误，B正确；照明电压、动力电压均指有效值，交流电表测量的也是有效值，故C、D错误．
3．在阻值为R1和R2的两个电阻的两端，分别加上50 V的直流电压和某一交流电压，则下面关于交流电压有效值的说法正确的是(　　)
A．若两电阻在相等时间内产生的热量相等，则交流电压有效值为50/ V
B．若R1＝R2，且两电阻热功率相等，则交流电压有效值为50 V
C．若R1＝R2，且两电阻产生的热量相等，则交流电压有效值为50 V
D．不论R1是否等于R2，只要两电阻的热功率相等，则交流电压的有效值为50 V[来源:21世纪教育网]
解析：选B.选项A，因不知两个电阻间的大小关系，所以不能确定交流电的有效值，所以A错；选项B，两只电阻相等，又由热功率相等，所以直流电压值就等于交流电电压的有效值，B正确；选项C、D，没有强调在相等的时间内产生相等的热量，故错误．
4．如图3－1－9所示，下列对图象的描述正确的是(　　)
图3－1－9
A．该电压是恒定电压
B．该电压是直流电压
C．该电压的周期是0.2 s
D．该电压的频率是10/3 Hz
解析：选D.从图象可以看出每经过0.3 s开始重复上一个过程，所以0.3 s是一个周期，频率是 Hz，在一个周期内，前0.1 s电压为正值，后0.2 s电压为负值，表示前后电流方向相反，所以是交变电流，D对，A、B、C错．21世纪教育网
5．如图3－1－10所示的电流通过图中的电阻R，则交变电流表的示数为多少？
图3－1－10
解析：交变电流表所表示的示数为电流的有效值，但这个电流的有效值不是 A.
题图中的I t图象是正弦半波交变电流曲线，在半个周期内，它的有效值与正弦交变电流的有效值相同，再根据该电流在一个周期内所做的功和其有效值做功等效的关系，就可以求出通过电流表的示数，因为Im＝5 A，I＝＝2.5 A，
所以有＝IRT，IA＝＝2.5 A.
答案：2.5 A
一、单项选择题
1．如图3－1－11所示的各图线中不表示交变电流的是(　　)
图3－1－11
解析：选B.B项电流方向一直为负方向，不随时间发生变化，所以B不表示交变电流，尽管这种电流随时间变化的图象形状与A相似，但A中电流方向随时间变化，所以A为交变电流，同理C、D也为交变电流．
2．对交变电流的下列说法正确的是(　　)
A．正(余)弦交变电流在一个周期内电流的方向改变两次
B．交变电流的最大值总是有效值的倍
C．若正弦交变电流的最大值为10 V，则它的最小值为－10 V[来源:21世纪教育网]
D．演示交变电流随时间的变化规律时，应选用交流电流表21世纪教育网
解析：选A.一个周期内电流方向改变两次，A对；对于B，只有正弦交流电最大值才和有效值有这样的关系，B错；交变电流正负表示方向，最小值为0，C错；只有直流电流表通入交流时指针的偏向、偏角大小随电流方向、大小发生变化，D错．
3．(2011年如皋高二检测)在我们的生活中所使用的电流一般以交变电流居多，关于交变电流下列说法正确的是(　　)
A．交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值
B．用交流电流表和电压表测定的读数值是交变电流的最大值
C．给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下是指有效值
D．保险丝的额定电流、电容器的耐压值是交变电流的有效值
解析：选C.各类交流用电器铭牌所示的值、各类交流电表所测得的值均为有效值，给定交流值凡是没有说明的，所指的值以及保险丝的熔断电流等均为有效值，电容器的耐压值为最大值，A、B、D错，C对．
4．一电热器接在10 V的直流电源上，产生的热功率为P.把它改接到另一正弦交变电路中，要使产生的热功率为原来的一半，如果忽略电阻值随温度的变化，则该交变电流电压的最大(峰)值应等于(　　)
A．5 V B．14 V
C．7.1 V D．10 V
解析：选D.以U直和U交分别表示直流电的电压和交流电压的有效值，以R表示电热器的电阻值，则依题意在两种情况下的电功率分别为P＝；＝
由以上两式有：U交＝ U直
因此交变电流电压的最大值为Um＝U交＝10 V.
5．某电容器两端所允许加的最大直流电压是250 V．它在正弦交流电路中使用时，交流电压可以是(　　)21世纪教育网
A．250 V B．220 V
C．352 V D．177 V
解析：选D.电容器的耐压值是指最大值，根据正弦交流电的有效值公式得：U＝＝ V＝177 V.
6．把220 V的正弦交流电压加在440 Ω的电阻上，该电阻上(　　)
A．电压的有效值为220 V，电流的有效值为0.5 A
B．电压的最大值为220 V，电流的有效值为0.5 A
C．电压的有效值为220 V，电流的最大值为0.5 A
D．电压的最大值为220 V，电流的最大值为0.5 A
解析：选A.正弦交变电压220 V为有效值，根据欧姆定律I＝＝ A＝0.5 A.
7．如图3－1－12所示，正弦式交流电的电压的最大值为311 V，负载电阻R＝440 Ω，不考虑电表内阻影响，则电路中交流电压表和电流表的示数分别为(　　)
图3－1－12
A．311 V,0.707 A
B．220 V,0.5 A
C．311 V,10 A
D．311 V,0.05 A
解析：选B.交流电压表、电流表示数均为有效值，U＝＝ V＝220 V，I＝＝ A＝0.5 A.
8．一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为311 V．当它接入220 V的照明电路时，这盏灯(　　)
A．将不亮 B．灯丝将烧断[来源:21世纪教育网]
C．只能暗淡发光 D．能正常发光
解析：选D.220 V的电路电压有效值为220 V，最大值为311 V，刚好适合．
9．(2011年白鹭洲高二检测)如图3－1－13所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为(　　)
图3－1－13
A．1∶6 B．1∶3
C．1∶2 D．1∶
解析：选B.图乙所示的交变电流大小不变，方向周期性变化，有效值等于瞬时值，为I乙＝1 A，图甲所示交变电流周期为6×10－2 s，根据有效值的定义有：()2×R×4×
10－2＝IR×6×10－2，可以求得I甲＝ A．所以W甲∶W乙＝I∶I＝1∶3，B对．
10．三个相同的电阻分别接入电压为U的恒压电路，电压峰值为Um、频率为f的正弦交流电路，电压峰值为Um、频率为2f的正弦交流电路中，在相同时间内三个电阻上产生的热量之比为(　　)
A．1∶1∶1 B．1∶1∶2
C．2∶1∶1 D．4∶2∶1
解析：选C.根据正弦交流电有效值和最大值(峰值)的关系知，正弦交变电压有效值为U′＝ .又因为Q＝t知：Q1∶Q2∶Q3＝2∶1∶1，故C项正确．
二、非选择题
11．将一电阻接在电压随时间按图3－1－14所示变化的交变电流上，则该交变电流的周期是多少？该交变电压的有效值为多少？
图3－1－14
解析：据电流的热效应在相同电阻、相同时间(一般为一周期)产生相同的热量，由图可读出该交变电压的周期为2t，设电阻为R，则由t1＋t2＝T得t＋t＝·2t，解得U＝ V≈4.1 V.21世纪教育网
答案：2t　4.1 V
12．如图3－1－15所示的电流i通过一个R＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流．[来源:21世纪教育网]
图3－1－15
(1)计算通电1 s内电阻R中产生的热量．
(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热，这个电流是多大？
解析：(1)电流i在1 s内产生的热量Q＝2IRt1＋2IRt2＝2×12×1×0.2 J＋2×22×1×0.3 J＝2.8 J.
(2)由I2Rt＝Q得电流I＝＝ A＝1.67 A，即该恒定电流为1.67 A.
答案：(1)2.8 J　(2)1.67 A