教科版物理选修3-2电子题库-第2章第2节知能优化训练【答案解析版】.pdf

1下列关于交变电流的周期和频率，说法正确的是()A为了描述交变电流的周期性变化引入了周期，而不是频率B周期为 0.02s 的交流电，其频率为 50HzC周期和频率是倒数关系D频率为 50Hz 的正弦式交变电流的方向每秒改变 50 次解析：选 BC.周期和频率都是为了描述交变电流的周期性而引入的，周期是完成一次周期性变化所需的时间，频率是在 1s 内完成周期性变化的次数，所以周期和频率是倒数关系由于正弦式交变电流在每个周期内电流方向改变 2 次，所以 50Hz 的正弦式交变电流每秒内电流方向改变 100 次2下列各种情况中所指的数值，哪些是交流电的有效值()A交流电路中交流电压表所指示的数值B家用电器(如电灯泡)上标明的额定电压值C闭合矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的某一边匀速转动过程中，转到线框平面与磁感线平行的位置时感应电动势的数值D电工工具上标明的耐压数值解析：选 AB.如果不加特别说明，交流电的数值都是指交流电的有效值，而电工工具的耐压值是指交流电的最大值，表示工具能承受的交流电的最大值，故选项 A、B 正确3关于交流电的有效值 U 和最大值 Um，下列说法中正确的是()A任何形式的交流电都具有 UUm/的关系2B只有正弦交流电才具有 UUm/的关系2C照明电压 220V、动力电压 380V 指的都是有效值D交流电压表和交流电流表测的都是最大值解析：选 BC.电压、电流的有效值和峰值之间的倍关系是仅限于正弦交流电而言的，2所以 A 是错误的，B 是正确的；在交流电的讲述中没有特殊说明情况下的电流和电压均指有效值，所以 C 是正确的；电流表和电压表的工作原理都是根据有效值制造的，所以 D 不正确4.(2011 年济南高二检测)将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图 227 所示，它的有效值是()图 227A2AB.A2C.AD1A22解析：选 D.利用电流的热效应列方程：I2RT2R 0，可解得有效值 I1A，故(2A2)T2选项 D 正确5如图 228 所示两交变电流分别通过相同电阻 R.(1)分别写出它们的有效值、周期、频率；(2)计算它们在 R 上产生的功率之比图 228解析：(1)图甲为正弦交变电流，其有效值 I10.707Im3.54A，周期 T10.4s，频率f12.5Hz；图乙为方波交流电，电流的大小不变，方向作周期性变化，由于热效应与电流方向无关，因而它的有效值 I25A，周期 T20.3s，频率 f2Hz.103(2)由公式 PI2R 得甲P乙12.答案：(1)3.54A,0.4s,2.5Hz5A,0.3s，Hz103(2)12一、选择题1下列说法正确的是()A交变电流在一个周期内电流方向改变两次B交变电流的有效值总是最大值的 1/倍2C因为有效值表示交流电产生的平均效果，所以有效值与平均值相同D若正弦式交变电流的最大值是 10A，则它的最小值是10A解析：选 A.线圈平面每经过中性面一次，电流方向改变一次，在一个周期内线圈平面有两次经过中性面，对于正弦式交变电流有效值是最大值的 1/倍，对其他的交变电流不2一定有这样的关系，交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，与平均值不同，交变电流的正负表示电流的方向，不表示电流的大小，交变电流的最小值为零2某交变电流的方向在 1s 内改变 100 次，则其周期 T 和频率 f 分别为()AT0.01sBT0.02sCf100HzDf50Hz解析：选 BD.由于正弦式交流电每周期内方向改变两次，所以其频率为 50Hz，由 T得 T0.02s.1f3(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.(2010 年高考广东理综卷)如图 229 是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的()图 229A周期是 0.01sB最大值是 311VC有效值是 220VD表达式为 u220sin100t(V)解析：选 BC.由波形图可知：周期 T0.02s，电压最大值 Um311V，所以有效值 U220V，表达式为 uUmsint(V)311sin100t(V)，故选项 B、C 正确，A、D 错Um22T误5.好多同学家里都有调光电灯和调速风扇，过去是用变压器来实现的缺点是成本高、体积大、效率低，且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速，现在的调光灯和调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的如图 2210 所示为经一双向可控硅调节后加在电灯上的电压，即在正弦式交变电流的每个二分之一周期内，前 周期被截去，调节台灯上旋钮可以14控制截去的多少，从而改变电灯两端的电压，那么现在电灯两端的电压为()图 2210AUm/2BUm/2CUm/(2)D.Um22解析：选 A.每个二分之一周期被截去 周期，原电流为正弦交流电，一个周期可以看14成只剩半个周期的电压，利用有效值的定义，得()2 TT，所以 U，故 AUm21R12U2RUm2正确6.如图 2211 所示，正弦式交流电的电压的最大值为 311V，负载电阻 R440，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 2211A311V,0.707AB220V,0.5AC311V,10A2D311V,0.05A解析：选 B.交流电压表、电流表示数均为有效值，UV220V，I A0.5A.Um23112UR2204407一个照明电灯，其两端允许加的最大电压为 311V当它接入 220V 的照明电路时，这盏灯()A将不亮 B灯丝将烧断C只能暗淡发光 D能正常发光解析：选 D.220V 的电路电压有效值为 220V，最大值为 311V，刚好适合8两个完全相同的电热器分别通过如图 2212 甲和乙所示的电流最大值相等的方波交变电流和正弦式电流，则这两个电热器功率 Pa、Pb之比为()图 2212A11B21C12D41解析：选 B.本题的关键是要理解有效值与最大值的关系式 I仅对正(余)弦式电流Im2成立，对于方波交变电流是不成立的图甲中交变电流的有效值就是 Im，故 PaI R；图2 m乙中交变电流的有效值 I，故 PbI2RR，所以 PaPb21.Im2I2 m29一个矩形线框的面积为 S，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为 nrad/s，则()A线框交变电动势的峰值为 nBSB线框交变电动势的有效值为nBS2C从开始转动经过 1/4 周期，线框中的平均感应电动势为 2nBSD感应电动势瞬时值为 e2nBSsin2nt解析：选 BD.因为 2n，所以 EmBS2nBS，所以 A 错误；EnBS，B 正确；因为 T ，所以 4nBS，C 错误；Em2221nEtBS14TBS14neEmsint2nBSsin2nt，D 正确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()A111B112C211D421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 Qt 知：Q1Q2Q3211，故 C 项正确Um2U2R二、非选择题11如图 2213 所示的电流 i 通过一个 R1 的电阻，它不是恒定电流图 2213(1)计算通电 1s 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 1s 内产生同样的热，这个电流是多大？解析：(1)电流 i 在 1s 内产生的热量Q2I Rt12I Rt221210.2J22210.3J2.8J.2 12 2(2)由 I2RtQ 得电流 IA1.67A，即该恒定电流为 1.67A.QRt2.81 1答案：(1)2.8J(2)1.67A12.如图 2214 所示，一交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈匝数N100，线圈电阻 r3，abcd0.5m，bcad0.4m，磁感应强度 B0.5T，电阻R311，当线圈以 n300r/min 的转速匀速转动时求：图 2214(1)感应电动势的最大值；(2)t0 时线圈在图示位置，写出此交变电流电动势瞬时值表达式；(3)此电压表的示数是多少解析：(1)电动势的最大值为：EmNBSNB(2n转)()314V.abbc(2)电动势瞬时值的表达式：eEmsint314sin10tV.(3)Uv(Em)220V.RRr22答案：(1)314V(2)e314sin10tV(3)220V