新教材高中物理課后訓練7交變電流的特點（含解析）魯科版選擇性

交變電流的特點(建議用時：40分鐘)◎題組一交變電流的特點及周期和頻率1．(多選)關于交變電流的周期和頻率，下列說法正確的是()A．正弦式交變電流連續(xù)兩次出現(xiàn)零值的時間間隔等于周期B．周期等于0.02s的交變電流，其頻率50HzC．頻率為50Hz的交變電流，1s內方向變化100次D．頻率為50Hz的交變電流，1s內方向變化50次BC[正弦式交變電流連續(xù)兩次出現(xiàn)零值的時間間隔等于半個周期，選項A錯誤；50Hz的交變電流，其周期等于0.02s，選項B正確；頻率為50Hz的交變電流，1s內方向變化100次，選項C正確，D錯誤。]2．如圖所示是一個正弦式交變電流的圖像，下列說法正確的是()A．周期是0.2s，電流的峰值是10AB．周期是0.15s，電流的峰值是10AC．頻率是5Hz，電流的有效值是10AD．頻率是0.2Hz，電流的有效值是7.07AA[由題圖可知T＝0.2s，Im＝10A，故頻率f＝eq\f(1,T)＝5Hz，I＝eq\f(Im,\r(2))＝5eq\r(2)A≈7.07A，A正確，B、C、D錯誤。]◎題組二交變電流有效值、最大值的理解3．下列提到的交流電，不是指有效值的是()A．交流電壓表的讀數(shù)B．保險絲熔斷電流C．電容器擊穿電壓D．220V交流電壓C[電容器擊穿電壓指電容器兩端能承受的電壓的最大值。]4．(多選)下列說法正確的是()A．耐壓值為300V的電容器兩端可安全接到220V的交流電源上B．交流電器設備上所標出的額定電壓值和額定電流值均為有效值C．計算交流電的電功、電功率及電熱時電壓、電流必須用交流電的有效值D．沒有特別說明時交流電的數(shù)值均指有效值BCD[有效值為220V的交流電電壓的最大值為311V，高于電容器的耐壓值300V，選項A錯誤；交流電器設備上所標出的額定電壓值和額定電流值均為有效值，選項B正確；計算交流電的電功、電功率及電熱時電壓、電流必須用交流電的有效值，選項C正確；沒有特別說明時交流電的數(shù)值均指有效值，選項D正確。]5．下列說法中正確的是()A．跟直流有相同熱效應的交流的值是交流的有效值B．交變電流的有效值總是最大值的eq\f(1,\r(2))C．因為有效值表示交變電流產生的平均效果，所以有效值與平均值相同D．若正弦式交變電流的最大值是10A，則它的最小值是0AD[根據(jù)有效值的定義，可知A選項錯誤；對于正弦式交變電流，其有效值是最大值的eq\f(1,\r(2))，而對于其他的交變電流不一定有這樣的關系。交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應來規(guī)定的，與平均值不同。交變電流的正負表示電流的方向，不表示電流的大小，正弦式交變電流的最小值為零，故選項B、C錯誤，D正確。]◎題組三交變電流有效值的計算6．在如圖甲電路的M、N間加一如圖乙所示的正弦交流電，負載電阻為100Ω，若不考慮電表內阻對電路的影響，則交流電壓表和交流電流表的讀數(shù)分別為()甲乙A．220V,2.20A B．311V,2.20AC．220V,3.11A D．311V,3.11AA[由u-t圖像可知，交流電壓的最大值為311V，交流電壓的有效值(即電壓表的讀數(shù))為eq\f(311,\r(2))V＝220V，電流表的讀數(shù)為eq\f(220,100)A＝2.20A，A正確。]7．如圖所示，正弦交流電甲和方波交流電乙的峰值、頻率完全相同，把兩電流分別輸入完全相同的兩個電阻中，經過相同的時間(足夠長)后，兩電阻中消耗的電能之比W甲∶W乙為()A．1∶2B．1∶eq\r(2)C．1∶1D．1∶2eq\r(2)A[在一個周期T內，正弦交流電在電阻中消耗的電能為W甲＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(I,\r(2))))eq\s\up12(2)Rt，方波交流電在電阻中消耗的電能為W乙＝I2Rt，所以W甲∶W乙＝1∶2，故A正確。]8．如圖所示為一交變電流的i-t圖像，則此交變電流的有效值為()A．5eq\r(5)AB．5eq\r(2)AC．10Aeq\r(10)AD[對于正弦式交變電流可直接應用最大值為有效值的eq\r(2)倍這一規(guī)律，將此交變電流分為前后兩部分正弦式交流，可直接得到這兩部分正弦式交變電流的有效值，分別為I1eq\r(2)A和I2eq\r(2)A，分別取一個周期T中的前0.01s和后0.01s計算產生的電熱Q＝Ieq\o\al(2,1)R×0.01J＋Ieq\o\al(2,2)R×0.01J，再利用有效值的定義得Q＝I2R×0.02J，解得Ieq\r(10)A。]9．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，金屬環(huán)中產生的焦耳熱和交變電流的有效值。甲乙[解析]0～eq\f(T,4)時間內，感應電動勢為：E1＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(4Φ0,T)，0～eq\f(T,4)時間內，感應電流為：I1＝eq\f(E1,R)＝4eq\f(Φ0,RT)，eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)時間內，感應電動勢、感應電流大小與0～eq\f(T,4)內相同，eq\f(T,4)～eq\f(T,2)及eq\f(3T,4)～T時間內感應電動勢、感應電流為0，一個周期內產生的熱量為：2Ieq\o\al(2,1)Req\f(T,4)＝8eq\f(Φ\o\al(2,0),RT)，由有效值的定義可知I2RT＝eq\f(8Φ\o\al(2,0),RT)，有效值為I＝eq\f(2\r(2)Φ0,RT)。[答案]eq\f(8Φ\o\al(2,0),RT)eq\f(2\r(2)Φ0,RT)1．電阻R1、R2與交流電源按照如圖甲所示方式連接，R1＝10Ω，R2＝20Ω。合上開關S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示。則()甲乙A．通過R1的電流有效值是1.2AB．R1兩端的電壓有效值是6VC．通過R2eq\r(2)AD．R2兩端的電壓最大值是6eq\r(2)VB[由i-t圖像可知，電流最大值Imeq\r(2)A，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝0.6A，因R1與R2串聯(lián)，則I1＝I＝0.6A，U1＝IR1＝6V，I2m＝Imeq\r(2)A，U2m＝ImR2＝12eq\r(2)V，故A、C、D錯誤，B正確。]2．正弦交變電源的電壓是220V，它跟電阻R1＝1210Ω和R2＝484Ω、電容器、電壓表一起組成的電路如圖所示，圖中電壓表讀數(shù)為U1，電容器的耐壓值為U2，保險絲D的熔斷電流是I，則()A．U1＝220eq\r(2)V B．U2≥220VC．U1＝220V D．I≥eq\f(7,11)eq\r(2)AC[電壓表讀數(shù)為電壓有效值，即U1＝220V，C正確，A錯誤；而用電器的耐壓值必須不小于交流電的最大值，故U2≥220eq\r(2)V，B錯誤；保險絲的熔斷電流為有效值I≥eq\f(220,1210)A＋eq\f(220,484)A＝eq\f(7,11)A，D錯誤。]3．圖中兩交變電流分別通過相同電阻R。(1)分別寫出它們的有效值、周期、頻率；(2)計算它們在R上產生的功率之比。甲乙[解析](1)圖甲為正弦交變電流，其有效值I1＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(5\r(2),2)A，周期T1＝0.4s，頻率f1＝2.5Hz；圖乙為方波交流電，電流的大小不變，方向做周期性變化，由于熱效應與電流方向無關，因而它的有效值I2＝5A，周期T2＝0.3s，頻率f2＝eq\f(10,3)Hz。(2)由公式P＝I2R得P甲∶P乙＝1∶2。[答案](1)eq\f(5\r(2),2)A0.4s2.5Hz5A0.3seq\f(10,3)Hz(2)1∶24．一個邊長為6cm的正方形金屬線框被置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，電阻為0.36Ω。磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖所示，則線框中感應電流的有效值為多大？[解析]由法拉第電磁感應定律和歐姆定律得：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S，I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB,Δt)×eq\f(S,R)由題圖可知0～3s內I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(6×10－3,3)×eq