2017-2018学年高中物理选修1-1学业分层测评：第3章 第3节 交变电流 学业分层测评 含答案 精品

学业分层测评
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1．如图3­3­7所示，属于交流电的是( )
图3­3­7
【解析】方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，它们所表示的是直流电．C选项中电流的方向随时间做周期性变化，故选C.
【答案】 C
2．(多选)下列说法正确的是( )
【导学号：46852203】A．使用交流电的电器设备所标示的额定电压、额定电流的数值均为最大值
B．用交流电流表和电压表测得的数值是有效值
C．照明电路电压为220 V指的是有效值
D．所有交变电流的有效值和最大值之间均存在E e＝E m
2
，U e＝
U m
2
和I e＝
I m
2
的关系
【解析】各种使用交流电的用电器铭牌上所标的数值均为有效值，故A项错误；交流
电表测量值为有效值，故B项正确；照明电路电压为220 V是有效值，故C项正确；E e＝E m
2
，
U e＝U m
2
，I e＝
I m
2
是正(余)弦交变电流有效值和最大值的关系，故D项错误．
【答案】BC
3．(多选)如图3­3­8中，将电灯与电容器串联接入通有交变电流的电路中，灯泡发光，
则( )
【导学号：46852204】
图3­3­8
A．自由电荷通过了电容器两极板间的绝缘电介质
B．自由电荷没有通过电容器两极板间的绝缘电介质
C．接入交流电源使电容器两极板间的绝缘电介质变成了导体
D ．电容器交替进行充放电，电路中就有电流，表现为交变电流“通过”了电容器
【解析】 电容器“通交流”是因为两极板不断地充放电，从而使电路中有电流，而不是自由电荷通过了两极板间的电介质，所以B 、D 项正确．
【答案】 BD
4．2 A 的直流电流通过电阻R 时，t 时间内产生的热量为Q .现让一正弦式电流通过电阻R ，若2t 时间内产生的热量为Q ，则交变电流的最大值为( )
【导学号：46852205】
A ．1 A
B ．2 A C. 2 A D ．2 2 A
【解析】 设交变电流有效值为I ，则I 2·R ·2t ＝(2A)2·R ·t ，故I ＝ 2 A ．交变电
流的最大值I m ＝2I ＝2 A ．故选项B 正确．
【答案】 B
5．一只“220 V 100 W”的灯泡接在u ＝311sin 314t V 的交流电源上，则下列说法中错误的是( )
【导学号：46852206】
A ．通过灯泡的电流I ＝0.64 A
B ．与灯泡串联的电流表示数为I ＝0.45 A
C ．灯泡能正常发光
D ．与灯泡并联的电压表示数为U ＝220 V
【解析】 该交流电源的有效值为U ＝U m /2＝3112
V≈220 V，选项C 、D 正确；通过灯泡的电流为I ＝U R ＝2202202/100
A≈0.45 A，选项B 正确． 【答案】 A
6．(多选)如图3­3­9所示电路，L 1和L 2是两个完全相同，标有“6 V 0.1 A”的灯泡，C 是额定电压8 V 的电容器，ab 之间接有6 V 的交流电源．则( )
【导学号：46852207】
图3­3­9
A ．灯泡L 1发光，L 2不发光
B ．灯泡L 1和L 2都发光
C ．灯泡L 1和L 2亮度相同
D．灯泡L1比L2亮一些
【解析】交流能够“通过”电容器，但电容器对交流有阻碍作用．故B、D选项正确．【答案】BD
7．下列对“交变电流可以‘通过’电容器”的理解正确的是( )
【导学号：46852208】A．因为交流，所以电荷可以从电容器极板间通过
B．极板之间的电介质中有电荷通过，连接极板的导线中有电流不断地流动
C．连接极板的导线中不断地有电流通过，是因为电容器在反复地充放电
D．电容器两极板间有电介质，所以交变电流才能从电容器中通过
【解析】电容器的两极板之间是相互绝缘的，不论是恒定电流还是交变电流，自由电荷都不能通过两极板之间的绝缘体(电介质)．通常所说的交变电流“通过”电容器，并不是自由电荷穿过了电容器，而是在交流电源作用下，当电压升高时电容器充电，电容器极板上的电荷量增加，形成充电电流；当电压降低时电容器放电，电容器极板上的电荷量减少，形成放电电流，由于电容器反复不断地充电和放电，使电路中有持续的交变电流．【答案】 C
8．如图3­3­10中画出了六种电流随时间变化的图象．这六个图中的电流，都随时间t 做周期性变化，其中属于交流的是_______，属于正弦式电流的是_______．
【导学号：46852209】
图3­3­10
【解析】大小和方向随时间作周期性变化的电流为交流电，b、d中方向不变不是交流电．
【答案】(a)(c)(e)(f) (c)
9．已知某交流电变化规律是i＝10sin ωt A，当t＝T
12
时，电流的瞬时值为( )
【导学号：46852210】
A．5 A B．7.07 A C．8.67 A D．10 A
【解析】 将ω＝2πT 代入i ＝10sin ωt 得出i ＝10sin 2πT t A ，再将t ＝T 12
代入i ＝10sin 2πT t A 得i ＝10sin(2πT ×T 12) A ＝10sin π6 A ＝10×12
A ＝5 A ，故选A. 【答案】 A
10．如图3­3­11(a)所示的正弦式电流，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I 0＝2.5 A 的保险丝．则下列说法中正确的有( )
【导学号：46852211】
(a) (b)
图3­3­11
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U m ＝311 V ，有效值U ＝U m
2＝220 V ，周期T ＝0.02 s.
交流电流表所测得的电流值为有效值，因而电流表读数为I ＝U R ＝220 V 110 Ω
＝2 A ，选项A 错；
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；
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，I 0＝2.5 A>2
A ．所以保险丝D 不会被熔断，选项C 错；交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的，所以计算电阻R 上放出的热量则应该用有效值计算，10个周期内电阻R 上放出热量Q ＝I 2
Rt ＝22×110×10×0.02 J＝88 J ，选项D 正确．
【答案】 D
11．一交流电流的图象如图3­3­12所示，由图可知，该交变电流瞬时值表达式为i ＝________ A ，用电流表测该电流，示数为________ A ，若该交流电流通过10 Ω的电阻时，电阻消耗的电功率为________ W.
【导学号：46852212】
图3­3­12
【解析】 要写出正弦电流的表达式，需确定最大值和角速度，由图象可知最大值为10 2 A ．角速度是200π，即可写出表达式为i ＝I m sin 200πt ，示数为I ＝
I m 2
＝10 A ．电功率为P ＝I 2R ′＝1 000 W.
【答案】 10 2sin 200πt 10 1 000
12．一台发电机产生的按正弦规律变化的电动势的峰值为400 V ，线圈匀速转动的角速度为314 rad/s ，试写出电动势瞬时值的表达式．如果该发电机与只含电阻的负载组成的闭合电路的总电阻为2 000 Ω，则电路中电流的峰值为多少？电流的瞬时值表达式怎样？
【导学号：46852213】
【解析】 根据电动势瞬时值的公式 e ＝E m sin ωt ，由E m ＝400 V ，ω＝314 rad/s ，
所以e ＝400sin 314t V
又因为I m ＝E m R
，i ＝I m sin ωt ，R ＝2 000 Ω 所以I m ＝4002 000 A ＝0.2 A i ＝0.2sin 314t A.
【答案】 e ＝400sin 314t V 0.2 A
i ＝0.2sin 314t A。