人教版物理選修3-2 第5章第二節(jié)知能優(yōu)化訓(xùn)練

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111 1．下列各個(gè)量，其中所指為有效值的是(　　) A．交流電壓表的示數(shù) B．保險(xiǎn)絲的熔斷電流 C．電容器的擊穿電壓 D．家庭用的220 V交流電壓 答案：ABD 2．關(guān)于交變電流的有效值U和最大值Um，下列說法正確的是(　　) A．任何形式的交流電壓的有效值都是U＝Um/的關(guān)系 B．正弦式交變電流具有U＝Um/的關(guān)系 C．照明電壓220 V和動(dòng)力電壓380 V指的都是有效值 D．交流電壓表和電流表測量的是交流電的最大值 解析：選BC.電壓、電流的有效值和峰值之間的倍關(guān)系僅限于正弦式交變電流而言的．所以A是錯(cuò)誤的，B是正確的，在交流電的講述中沒有特殊說明情況下的電流和電壓均指有效值，C對(duì)；交流電壓表、電流表測的都是有效值，D錯(cuò)誤． 3.(2010年高考廣東理綜卷)如圖5－2－8是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的(　　) 圖5－2－8 A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．表達(dá)式為u＝220sin 100πt(V) 解析：選BC.由波形圖可知：周期T＝0.02 s，電壓最大值Um＝311 V，所以有效值U＝＝220 V，表達(dá)式為u＝Umsint(V)＝311sin100πt(V)，故選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤． 4.好多同學(xué)家里都有調(diào)光電燈和調(diào)速風(fēng)扇，過去是用變壓器來實(shí)現(xiàn)的．缺點(diǎn)是成本高、體積大、效率低，且不能任意調(diào)節(jié)燈的亮度或電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，現(xiàn)在的調(diào)光燈和調(diào)速電風(fēng)扇是用可控硅電子元件來實(shí)現(xiàn)的．如圖5－2－9所示為經(jīng)一雙向可控硅調(diào)節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦式交變電流的每個(gè)二分之一周期內(nèi)，前周期被截去，調(diào)節(jié)臺(tái)燈上旋鈕可以控制截去的多少，從而改變電燈兩端的電壓，那么現(xiàn)在電燈兩端的電壓為(　　) 圖5－2－9 A．Um/2　　　　　　　 B．Um/ C．Um/(2) D.Um 解析：選A.每個(gè)二分之一周期被截去周期，原電流為正弦交流電，一個(gè)周期可以看成只剩半個(gè)周期的電壓，利用有效值的定義，得()2T＝T，所以U＝，故A正確． 5．有兩支交流電：e1＝311sin(100πt＋)V和e2＝220sin(50πt＋) V，它們的峰值、有效值分別是多少？它們的頻率各是多少？t＝0時(shí)它們的相位差是多少？ 解析：兩交流電的峰值分別是311 V、220 V；有效值分別是220 V和156 V；頻率分別為50 Hz、25 Hz，t＝0時(shí)它們的相位差為. 答案：311 V、220 V　220 V、156 V　50 Hz、25 Hz　 一、選擇題 1．一個(gè)照明電燈標(biāo)有“220 V　60 W”字樣，現(xiàn)在把它接入最大值為311 V的正弦式交流電路中，則(　　) A．燈的實(shí)際功率大小為60 W B．燈絲將燒斷 C．只能暗淡發(fā)光 D．能正常發(fā)光 答案：AD 2．下列說法中正確的是(　　) A．交變電流在一個(gè)周期內(nèi)電流方向改變兩次 B．交變電流的有效值總是最大值的 C．因?yàn)橛行е当硎窘蛔冸娏鳟a(chǎn)生的平均效果，所以有效值與平均值相同 D．若正弦交變電流的最大值是10 A，則它的最小值是－10 A 解析：選A.線圈平面每經(jīng)過中性面一次，電流方向改變一次，在一個(gè)周期內(nèi)線圈平面有兩次經(jīng)過中性面．對(duì)于正弦式交變電流有效值是最大值的，而對(duì)于其他的交變電流不一定有這樣的關(guān)系．交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，與平均值不同．交變電流的正負(fù)表示電流的方向，不表示電流的大小，正弦交變電流的最小值為零． 3.交流電源電壓u＝20 sin(100πt) V，電路中電阻R＝10 Ω.則如圖5－2－10電路中電流表和電壓表的讀數(shù)分別為(　　) 圖5－2－10 A．1.41 A,14.1 V B．1.41 A,20 V C．2 A,20 V D．2 A,14.1 V 解析：選A.電流表和電壓表測量的是交變電流的有效值，由u＝20 sin(100πt)V知Um＝20 V，故U＝＝10 V＝14.1 V，電流的讀數(shù)I＝＝1.41 A，故A正確． 4．(2011年通州高二檢測)如圖5－2－11所示是一交變電流的i－t圖象，則該交變電流的有效值為(　　) 圖5－2－11 A．4 A B．2 A C. A D. A 解析：選D.設(shè)該交變電流的有效值為I，由有效值的定義得()2Rt1＋I(xiàn)Rt2＝I2Rt.而t＝t1＋t2，代入數(shù)據(jù)解得：I＝ A，故D正確． 5．兩個(gè)完全相同的電熱器分別通過如圖5－2－12甲和乙所示的電流最大值相等的方波交變電流和正弦式電流，則這兩個(gè)電熱器功率Pa、Pb之比為(　　) 圖5－2－12 A．1∶1 B．2∶1 C．1∶2 D．4∶1 解析：選B.本題的關(guān)鍵是要理解有效值與最大值的關(guān)系式I＝僅對(duì)正(余)弦式電流成立，對(duì)于方波交變電流是不成立的．圖甲中交變電流的有效值就是Im，故Pa＝IR；圖乙中交變電流的有效值I＝，故Pb＝I2R＝R，所以Pa∶Pb＝2∶1. 6.在圖5－2－13所示電路中，A是熔斷電流I0＝2 A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，S是交流電源．交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e＝220sin314t V．為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于(　　) 圖5－2－13 A．110 Ω B．110 Ω C．220 Ω D．220 Ω 解析：選B.U＝220 V，Rmin＝＝Ω＝110 Ω. 7．(2011年包頭高二檢測)把一只電熱器接在100 V的直流電源上，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若將它分別接到u1＝100sinωt V和u2＝50sin2ωt V的交流電源上，仍要產(chǎn)生Q的熱量，則所需時(shí)間分別是(　　) A．t,2t B．2t,8t C．2t,2t D．t,4t 解析：選B.由Q＝t得，接直流電時(shí)Q＝t，接u1時(shí)Q＝t1，所以t1＝2t，同理t2＝8t，所以選B. 8．一電熱器接在10 V的直流電源上，產(chǎn)生的熱功率為P.把它改接到另一正弦交變電路中，要使產(chǎn)生的熱功率為原來的一半，如果忽略電阻值隨溫度的變化，則該交變電流電壓的最大(峰)值應(yīng)等于(　　) A．5 V B．14 V C．7.1 V D．10 V 解析：選D.以U直和U交分別表示直流電的電壓和交流電壓的有效值，以R表示電熱器的電阻值，則依題意在兩種情況下的電功率分別為P＝，＝ 由以上兩式有：U交＝U直 因此交變電流電壓的最大值為Um＝U交＝10 V. 9.電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D5－2－14方式連接，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦式交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖5－2－15所示．則(　　) 圖5－2－14 圖5－2－15 A．通過R1的電流有效值是1.2 A B．R1兩端的電壓有效值是6 V C．通過R2的電流最大值是1.2 A D．R2兩端的電壓最大值是6 V 解析：選B.從圖象可以看出，交變電流中電流最大值為0.6 A，電流有效值為：I＝＝0.6 A，R1兩端電壓有效值為U1＝IR1＝6 V，R2兩端電壓最大值為Um＝ImR2＝0.620 V＝12 V，綜上所述，正確選項(xiàng)為B. 二、非選擇題 10.如圖5－2－16所示，一交流發(fā)電機(jī)的線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈匝數(shù)N＝100，線圈電阻r＝3 Ω，ab＝cd＝0.5 m，bc＝ad＝0.4 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，電阻R＝311 Ω，當(dāng)線圈以n＝300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)．求： 圖5－2－16 (1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值； (2)t＝0時(shí)線圈在圖示位置，寫出此交變電流電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式； (3)此電壓表的示數(shù)是多少． 解析：(1)電動(dòng)勢(shì)的最大值為： Em＝NBωS＝NB(2πn轉(zhuǎn))()＝314 V. (2)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式：e＝Emsin ωt＝314sin10πt V. (3)Uv＝(Em)＝220 V. 答案：(1)314 V　(2)e＝314sin10πt V　(3)220 V 11.如圖5－2－17所示，矩形線圈面積為S，匝數(shù)為n，內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)它從圖中位置轉(zhuǎn)過90的過程中，求： 圖5－2－17 (1)通過電阻R的電荷量是多少？ (2)外力做的功是多大？ 解析：(1)線圈從圖中位置轉(zhuǎn)過90過程中，通過R的電流是逐漸增大的，計(jì)算通過電阻R的電荷量，應(yīng)該用電流的平均值． ＝＝＝＝ 所以q＝Δt＝Δt＝. (2)外力所做的功等于電路中電流所做的功，而計(jì)算電功應(yīng)該用交變電流的有效值．由于Em＝nBSω，所以有效值E＝＝，對(duì)于純電阻電路W電＝t，而t＝， 所以W外＝W電＝＝. 答案：(1)　(2) 12．有一交流電壓的變化規(guī)律為u＝220sin314t V，若將輝光電壓為220 V的氖管接上此交流電壓，則1 s內(nèi)氖管的發(fā)光時(shí)間為多少？(提示：電壓u≥220 V時(shí)，氖管才發(fā)光) 解析：由u＝220sin314t V，T＝＝＝0.02(s)． 當(dāng)u＝220 V時(shí)，代入220＝220 sin314t，得 t1＝ s＝，t2＝ s＝T，t3＝ s＝ T， t4＝ s＝ T 故在一個(gè)周期內(nèi)氖管發(fā)光的時(shí)間段為 ～T及T～T， 即有一半的時(shí)間發(fā)光，故1 s內(nèi)的發(fā)光時(shí)間為 t＝＝0.5(s)． 答案：0.5 s 111