物理三、交变电流同步练习题

课时训练14　交变电流

题组一　交变电流的产生及其变化规律

1.如下图中的电流i随时间变化的图象中,不表示交变电流的是(　　)

解析:方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特性.选项A中电流虽然周期性变化,但方向不变,属于脉动直流电,不是交变电流.选项B电流大小虽不变,但方向周期性变化,也是交变电流,故选A.

答案:A

2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈通过中性面时,下列说法中正确的是(　　)

A.穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势最大

B.穿过线圈的磁通量为零,线圈中的感应电动势最大

C.穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势为零

D.穿过线圈的磁通量为零,线圈中的感应电动势为零

答案:C

3.如图是一个正弦式交变电流的图象,下列说法正确的是(　　)

A.周期是0.20 s,电流的峰值是10 A

B.周期是0.10 s,电流的峰值是10 A

C.频率是5 Hz,某时刻的电流i=10sin 5t A

D.频率是0.2 Hz,某时刻的电流i=10sin 0.2t A

解析:由图象可知:T=0.20 s,Im=10 A

则f==5 Hz,而ω==10π,

则某时刻的电流i=10sin 10πt A.

故选项A正确,B、C、D错误.

答案:A

4.(双选)一正弦式交变电流的电压随时间变化规律如图所示,由图可知(　　)

A.该交流电压的峰值为100 V

B.该交流电压的周期为0.04 s

C.该交流电压的有效值为100 V

D.该交流电压的频率为50 Hz

解析:由u-t图象可知,该交流电压峰值为100 V,则有效值U==50 V,而周期T=0.04 s,则频率f==25 Hz,故选项A、B正确.

答案:AB

题组二　交变电流有效值与峰值

5.下面提到的交变电流的数字,哪些不是指的有效值(　　)

A.交流电压表的读数

B.保险丝的熔断电流

C.电容器的击穿电压

D.380 V动力电压中的“380 V”

解析:电容器的击穿电压应指交流电压的最大值,其余三项均指有效值.

答案:C

6.目前,我国照明电路的电压瞬时值表达式为u=311sin 100πt V,则我国照明电路的电压有效值与频率分别为(　　)

A.220 V,50 Hz B.311 V,50 Hz

C.220 V,60 Hz D.311 V,60 Hz

解析:由电压表达式知Um=311 V,ω=100π rad/s,则Ue==220 V,f= Hz=50 Hz,故选项A正确.

答案:A

7.如图是验证电容器特性的实验电路图.电路正常工作时,对于灯L1、L2的分析正确的是(　　)

A.L1、L2都亮

B.L1、L2都不亮

C.L1亮,L2不亮

D.L1不亮,L2亮

解析:由于电容器有“隔直”作用,电流不能通过电容器.因此电路正常工作时L1不亮,L2亮,故选项D正确.

答案:D

8.如图(a)所示的正弦式交变电流,接入图(b)所示电路的M、N两端.已知图(b)电路中的定值电阻R=110 Ω,电流表A为理想电流表,C为击穿电压为250 V的电容器,D为熔断电流I0=2.5 A 的保险丝,则下列说法中正确的有(　　)

A.电流表读数为2.82 A

B.若将电容器C接到P、Q两点之间,电容器C不会被击穿

C.保险丝D接入电路中的图示位置,肯定会被熔断

D.若保险丝不被熔断,在10个周期内,电阻R放出的热量为88 J

解析:由题给出的交流电压的图象可知,该交流电压的最大值Um=311 V,有效值Ue=≈220 V,周期T=0.02 s.

交流电流表所测得的电流值为有效值,因而电流表读数I==2 A,选项A错误.

电容器的击穿电压是指电容器被击穿时电压值的下限.因而与之相对应的应该是交流电压的最大值,亦即电容器C只能接入电压的最大值小于250 V的交流电路中,今将其接入P、Q两点之间会被击穿,选项B错误.

保险丝的熔断是由于电流的热效应所致,熔断电流值指的是电流的有效值,I0=2.5 A>2 A,所以保险丝D不会被熔断,选项C错误.

交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的,所以计算电阻R上放出的热量时应该用有效值计算,10个周期内电阻R上放出热量Q=I2Rt=22×110×10×0.02 J=88 J,选项D正确.

答案:D

9.电容器的两个极板间的电压如果太高,绝缘层就会击穿,损坏电容器,电容器的耐压值一般都标在外壳上.有些电容器是用在交流电路中的,一个标有耐压250 V的电容器,能否用在220 V的交流电路中?为什么?

答案:不能.因为220 V交流电压的最大值为220 V≈311 V>250 V,所以会将电容器击穿.

10.一交流发电机产生的电动势e=220sin 100πt V,把它加到阻值为100 Ω的电阻两端,在1 min内产生多少热量?

解析:电流有效值Ie= A= A

所以由焦耳定律知Q=Rt=×100×60 J=14 520 J.

答案:14 520 J

(建议用时:30分钟)

1.关于交变电流与直流电的说法中,正确的是(　　)

A.如果电流大小做周期性变化,则一定是交变电流

B.直流电的大小可以变化,但方向一定不变

C.交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的

D.直流电的方向可以发生周期性变化

解析:直流电与交变电流的区别在于电流的方向是否变化,方向不变的为直流电,方向变化的为交变电流,故B项正确.

答案:B

2.某交流电压为u=10sin 314t V,则(　　)

A.击穿电压为10 V的电容器能直接接在此电源上

B.把电磁打点计时器接在此电源上,打点周期为0.01 s

C.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡将被烧坏

D.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡能正常发光

解析:电容器的击穿电压应该是交变电流的最大值,所以A错误;交变电流的频率为50 Hz,周期为0.02 s,B错误;小灯泡的额定电压为有效值,C错误,D正确.

答案:D

甲

3.如图甲所示,单匝矩形线圈的一半放在理想边界的匀强磁场中,边界左边磁感应强度为B,边界右边磁感应强度为0,线圈轴OO'与磁场的边界重合,线圈按图示方向(俯视逆时针)匀速转动,开始计时的时刻线圈平面与磁场方向垂直,规定电流方向沿abcd为正方向,则线圈中感应电流随时间变化的图象是图乙中的(　　)

乙

解析:单匝线圈的一半放在磁场中绕轴转动,能够产生感应电动势的是ad边或bc边,当线圈转过题图甲所示位置时,ad边的瞬时速度方向垂直纸面向外,与磁场方向平行,瞬时感应电动势为0;在转过此位置后的四分之一周期内,ad边的速度有了向右的分量,产生的感应电动势方向由d到a,与规定的正方向相同,且随着ad边向右的速度分量越来越大,感应电动势越来越大,呈正弦规律变化;转过四分之一周期后,ad边转出磁场,bc边进入磁场;在时间内,bc边产生的感应电动势方向由b到c,与规定的正方向相同,大小逐渐减小;在t=时,感应电动势为0;此后的四分之一周期电流方向反向,分析方法同上,所以线圈中感应电流随时间变化的图象为D.

答案:D

4.

某实验电路如图所示,电路接入交变电流,灯亮,保持电压不变使频率逐渐增大,观察到灯逐渐变亮,则X接入的是(　　)

A.电容器 B.电感器 C.电阻器 D.保险丝

解析:电容器具有“通高频,通交流”的特点,频率越高,它在电路中分得的电压越小,而灯L分得的电压就越大,故越亮,所以选A.

答案:A

5.关于正弦式交变电流的有效值,下列说法中不正确的是(　　)

A.有效值就是交变电流在一周期内的平均值

B.交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的

C.在交流电路中,交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值

D.对于正弦式交变电流,最大值的二次方等于有效值二次方的两倍

解析:交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的,所以选项A错误,符合题意,B正确,不符合题意;交流电流表和交流电压表的示数是有效值,故选项C正确,不符合题意;对正弦式交变电流,最大值与有效值的关系是Um=Ue,Im=Ie,故选项D正确,不符合题意.

答案:A

6.

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==4 Hz,故选项A、B错误;由题图知交流电压最大值Um=20 V,所以有效值Ue==10 V,所以选项C错误,选项D正确.

答案:D

7.如图所示为某品牌电热水器的铭牌,从表中读取的信息可知所用交变电流的频率是多少?周期是多少?计算该热水器所加电压的最大值是多少?

解析:由图表知,频率f=50 Hz,所以周期T= s=0.02 s.由题表知该热水器所加交流电压的有效值Ue=220 V,所以最大值Um=Ue=220 V.

答案:50 Hz　0.02 s　220 V

8.电路两端的交流电压u=Umsin 314t V,在t=0.005 s时的值为10 V,则接在电路两端的电压表的读数为多少?

解析:由u=Umsin 314t V及t=0.005 s时,u=10 V可知Um=10 V,所以其有效值Ue≈0.707×Um=7.07 V,故接在电路两端的电压表的示数为7.07 V.

答案:7.07 V