2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 交變電流 第2節(jié) 描述交流電的物理量練習(xí) 教科版選修3-2.doc

第2節(jié)描述正弦交流電的物理量1交變電流作一次周期性變化所需的_稱為交變電流的周期交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的_叫做它的頻率，周期和頻率互為_，即_或_2如果交變電流與某一直流電通過(guò)_電阻，產(chǎn)生的_相等，則這個(gè)直流電的電流和電壓值，就稱為相應(yīng)交變電流的電流和電壓的有效值3正弦式交變電流的有效值和峰值的關(guān)系為_，_.4某交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次，則其周期T和頻率f分別為()AT0.01sBT0.02sCf100HzDf50Hz5一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖1所示，則()圖1A交變電流的頻率是4HzB當(dāng)t0時(shí)，線圈平面與磁感線垂直C當(dāng)ts時(shí)，e有最大值D交流電的周期是2s6如圖2是一個(gè)正弦式交變電流的圖象，下列說(shuō)法正確的是()圖2A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7.07A【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一交變電流的周期和頻率1某交變電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖3所示，則此交變電流的頻率為_Hz.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是_rad/s.若將此電壓加在10F的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_V.圖32我國(guó)照明電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為e220sin100tV，它的周期是_，頻率是_，在1s內(nèi)電流的方向改變_次，電壓最大值為_知識(shí)點(diǎn)二交變電流的峰值和有效值3關(guān)于交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值U和最大值Um，下列說(shuō)法中正確的是()A任何形式的交變電流都具有UUm/的關(guān)系B只有正(余)弦交變電流才具有U的關(guān)系C照明電壓220V、動(dòng)力電壓380V指的都是最大值D交流電壓表和交流電流表測(cè)的都是最大值4電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D4(a)方式連接，R110，R220.合上開關(guān)S后，通過(guò)電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖(b)所示則()圖4A通過(guò)R1的電流有效值是1.2ABR1兩端的電壓有效值是6VC通過(guò)R2的電流最大值是1.2ADR2兩端的電壓最大值是6V【方法技巧練】一、有效值的計(jì)算方法圖55如圖5所示為一交變電流的圖象，則該交變電流的有效值為多大？6某一交流電的電壓波形如圖6所示，求這一交流電的電壓有效值U.圖6二、瞬時(shí)值、最大值、有效值與平均值的應(yīng)用技巧7如圖7所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈電阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R，在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，求：圖7(1)通過(guò)電阻R的電荷量q；(2)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.8在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一正方形閉合線圈繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知線圈的匝數(shù)為n100匝，邊長(zhǎng)為20cm，電阻為10，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f50Hz，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T求：(1)外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率；(2)轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流的大小；(3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成30夾角的過(guò)程中，通過(guò)線圈橫截面的電荷量1下面關(guān)于交變電流的說(shuō)法中正確的是()A交流電器設(shè)備上所標(biāo)的電壓值和電流值是交變電流的峰值B用交流電流表和交流電壓表測(cè)定的數(shù)值是交變電流的瞬時(shí)值C給定的交變電流數(shù)值，在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下都是指有效值D跟交變電流有相同熱效應(yīng)的恒定電流的數(shù)值是交變電流的有效值2圖8表示兩種電壓的波形，其中圖甲表示電壓按正弦規(guī)律變化，下列說(shuō)法正確的是()圖8A圖甲表示交流電，圖乙表示直流電B兩種電壓的有效值都是311VC圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u220sin100tVD以上說(shuō)法都不對(duì)3一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖9所示，由圖可知()圖9A該交流電的電壓的有效值為100VB該交流電的頻率為25HzC該交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u100sin25tVD若將該交流電壓加在阻值為100的電阻兩端，該電阻消耗的功率為50W4一個(gè)電熱器接在10V的直流電源上，在ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，今將該電熱器接在一個(gè)交流電源上，它在2ts內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則這一交流電源的電壓的最大值和有效值分別是()A最大值10V，有效值10VB最大值10V，有效值5VC最大值5V，有效值5VD最大值20V，有效值10V5將阻值為5的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的交流電源上，電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖10所示下列說(shuō)法正確的是()圖10A電路中交變電流的頻率為0.25HzB通過(guò)電阻的電流為AC電阻消耗的電功率為2.5WD用交流電壓表測(cè)得電阻兩端的電壓是5V6一個(gè)矩形線框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從線圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為nr/s，則()A線框交變電動(dòng)勢(shì)的峰值為nBSB線框交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為nBSC從開始轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)1/4周期，線框中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nBSD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e2nBSsin2nt7一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的正弦規(guī)律圖象如圖11甲所示已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0，外接一只電阻為95.0的燈泡，如圖乙所示，則()圖11A電壓表V的示數(shù)為220VB電路中的電流方向每秒鐘改變50次C燈泡實(shí)際消耗的功率為484WD發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2J8在如圖12所示的電路中，A是熔斷電流I02A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，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e220sin314tV為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()圖12A110B110C220D2209有一個(gè)電子器件，當(dāng)其兩端電壓高于100V時(shí)則導(dǎo)通，等于或低于100V時(shí)則不導(dǎo)通，若把這個(gè)電子器件接到“100V、50Hz”的正弦交變電源上，這個(gè)電子器件將()A不導(dǎo)通B每秒鐘導(dǎo)通50次C每秒鐘導(dǎo)通100次D每次導(dǎo)通時(shí)間為0.005s題號(hào)123456789答案10.將一電熱器接在10V直流電源上，在時(shí)間t內(nèi)可將一壺水燒開現(xiàn)將電熱器接到一個(gè)U10sintV的交變電源上，煮開同一壺水需時(shí)間為_；若接到另一交流電源上，需要時(shí)間為，那么這個(gè)交流電源的最大值為_11某交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖13所示，此交流電的頻率為_，若將該電壓加在一阻值為1k的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，則該用電器的額定功率為_圖1312圖14是一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，求此交變電流的有效值圖1413如圖15所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈電阻為1，外接電阻R9，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BT，當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：圖15(1)轉(zhuǎn)動(dòng)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和有效值；(2)電路中交流電壓表和電流表的示數(shù)；(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量第2節(jié)描述正弦交流電的物理量答案課前預(yù)習(xí)練1時(shí)間次數(shù)倒數(shù)Tf2同一熱量3IU4BD由于正弦式交變電流每周期內(nèi)方向改變兩次，所以其頻率為50Hz，由T得T0.02s5BD6A由圖象可知T0.2s，Im10A，故頻率f5Hz，I5A7.07AA正確，B、C、D錯(cuò)誤課堂探究練150100200解析由圖象可知此正弦交變電壓的峰值Um200V，周期T0.02s，頻率f50Hz；rad/s100 rad/s.將該電壓加在電容器上，電容器的耐壓值不應(yīng)小于200V.點(diǎn)評(píng)交變電流完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫周期；交流電在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率周期(T)和頻率(f)的關(guān)系為：T.20.02s50Hz100220V解析由電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式e220sin100tV可得Um220V，100rad/s，所以周期T0.02s；由公式f得f50Hz；一個(gè)周期內(nèi)電流的方向改變兩次，所以1s內(nèi)電流方向改變100次點(diǎn)評(píng)交變電流在一個(gè)周期內(nèi)，電流的方向變化兩次3B電壓、電流的有效值和峰值之間的倍關(guān)系是僅限于正(余)弦交變電流而言的，所以A是錯(cuò)誤的，B是正確的；在交變電流的講述中沒(méi)有特別說(shuō)明情況下的電流和電壓均指有效值，C錯(cuò)誤；交流電壓表、電流表測(cè)的都是有效值，D錯(cuò)誤點(diǎn)評(píng)交變電流的峰值Im或Um是它能達(dá)到的最大數(shù)值正(余)弦交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關(guān)系為：I，U.4BR1與R2串聯(lián)，故R1與R2中的電流變化情況應(yīng)相同從圖象可以看出，交變電流中電流最大值為0.6A，電流有效值為：I0.6A，R1兩端的電壓有效值為U1IR16V，R2兩端電壓最大值為UmImR20.620V12V，綜上所述，正確選項(xiàng)為B.點(diǎn)評(píng)在純電阻電路中，若為交流電源，歐姆定律仍然適用，公式I中I、U同時(shí)對(duì)應(yīng)有效值(或最大值)5.I0解析交變電流一個(gè)周期T內(nèi)通過(guò)電阻R產(chǎn)生的熱量為2RT/2IRT/2，直流電I通過(guò)R一個(gè)周期T產(chǎn)生的熱量為I2RT，由有效值的定義知()2RT/2IRT/2I2RT解得II0方法總結(jié)只有正弦(或余弦)式交流電的有效值才是最大值的，對(duì)于其他形式的交變電流要緊扣有效值的定義列方程計(jì)算有效值，時(shí)間一般取一個(gè)周期62V解析假設(shè)讓一直流電壓U和題圖所示的交流電壓分別通過(guò)同一電阻，交流電在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q12.直流電在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q2T.由交流電有效值的定義，得Q1Q2，即T.解得U2V.方法總結(jié)有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的(計(jì)算時(shí)要取一個(gè)完整周期的時(shí)間)，而不是簡(jiǎn)單的對(duì)電壓求平均(錯(cuò)解UV6V)7(1)(2)解析(1)在此過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量變化BS，經(jīng)歷時(shí)間t產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為nnBS平均電流為通過(guò)R的電荷量qt(2)該過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的，QI2RT()2R方法總結(jié)有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，而交變電流的平均值是交變電流中各物理量(e，i，u)對(duì)時(shí)間的平均值，如平均電動(dòng)勢(shì)n，平均值的大小與t的取值有關(guān)在計(jì)算交變電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量、熱功率時(shí)，只能用交變電流的有效值，而在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體的電荷量時(shí)，只能用交變電流的平均值8(1)1.97104W(2)31.4A(3)0.027C解析(1)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBSnBS2f1000.5(0.2)223.1450V628V感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為U314V.外界驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率與線圈中交變電流的功率相等，P外W1.97104W.(2)線圈轉(zhuǎn)到與中性面成30角時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值eEmsin30V314V，交變電流的瞬時(shí)值iA31.4A.(3)在線圈從中性面轉(zhuǎn)過(guò)30角的過(guò)程中，線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)n，平均感應(yīng)電流n，通過(guò)線圈橫截面的電荷量為q，則qtnnC0.027C方法總結(jié)正弦交流電的電動(dòng)勢(shì)的最大值EmnBS.有效值U，用在計(jì)算有關(guān)電流熱效應(yīng)問(wèn)題中；瞬時(shí)值是指在某一時(shí)刻或某一位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可直接用公式eEmsint或eEmcost由線圈的計(jì)時(shí)起點(diǎn)決定正弦還是余弦；平均值n用在計(jì)算通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量的問(wèn)題中課后鞏固練1CD2D只要電流的方向發(fā)生變化，就叫做交流電，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩種電壓的有效值都不是311V，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；圖甲中交變電流的周期為2102s，所以100rad/s.但是最大值是311 V，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤3BD根據(jù)圖象可知該交變電流的最大值為100 V，周期為4102 s，所以頻率為25 Hz.4B電熱器接在直流電源上時(shí)，有Qtt.電熱器接在交流電源上時(shí)，有Q2t.故t2t，則UV5V，UmU10V，所以選項(xiàng)B正確5C由周期與頻率的關(guān)系f知，fHz25Hz；電動(dòng)勢(shì)的有效值UVV，通過(guò)電阻的電流IA，電阻消耗的電功率為P2.5W，交流電壓表所測(cè)電壓為有效值6BD因?yàn)?n，所以EmBS2nBS，所以A錯(cuò)誤；EnBS，B正確；因?yàn)門，所以4nBS，C錯(cuò)誤；eEmsint2nBSsin2nt，D正確7D由電動(dòng)勢(shì)的圖象知，其最大值為220V，故有效值為220V，電壓表測(cè)量的是燈泡兩端電壓U209V，A錯(cuò)；交流電的周期T0.02s，方向每秒改變100次，B錯(cuò)；燈泡消耗的功率PI2R()295W459.8W，C錯(cuò)；發(fā)電機(jī)內(nèi)阻每秒產(chǎn)生的熱量QI2rt()251J24.2J，D對(duì)8B保險(xiǎn)絲的熔斷電流是指有效值，故由R得R110，故B正確9CD“100 V,50 Hz”的正弦交變電源，其電壓的最大值為100V，當(dāng)電壓的瞬時(shí)值為100V時(shí)，由100100sin，知在正半周有兩個(gè)解就是45和135，可見(jiàn)交變電流每個(gè)周期內(nèi)將有兩次導(dǎo)通，總時(shí)間為周期的一半，選項(xiàng)C、D正確102t10V1125Hz24.2W解析由題中圖象可知，交流的周期T0.04s，所以頻率f25Hz，電壓的最大值是220V，有效值是V，所以用電器的額定功率為P24.2W126A解析設(shè)非正弦交變電流的有效值為I，直流電的電流強(qiáng)度為I，讓非正弦交變電流和直流電分別通過(guò)同一電阻(阻值為R)，在一周期(T0.3s)內(nèi)，非正弦交變電流產(chǎn)生的熱量QIRt1IRt2()2Rt1()2Rt2()2R0.2()2R0.110.8R在這一個(gè)周期內(nèi)，直流電產(chǎn)生的熱量QI2RT0.3I2R由QQ得0.3I2R10.8R，所以I6A，II6A13(1)50V35.4V(2)31.86V3.54A(3)0.16C解析(1)EmnBS1000.052V50VE25V35.4V(2)電流表示數(shù)I3.54A電壓表示數(shù)：UIR3.549V31.86V(3)從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中，n，又因?yàn)?，所以qt，解得：qC0.16C.