学年高中物理第章交变电流第节描述交流电的物理量练习教科版选修-.doc

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1、第2节描述正弦交流电的物理量1交变电流作一次周期性变化所需的_称为交变电流的周期交变电流在1s内完成周期性变化的_叫做它的频率，周期和频率互为_，即_或_2如果交变电流与某一直流电通过_电阻，产生的_相等，那么这个直流电的电流和电压值，就称为相应交变电流的电流和电压的有效值3正弦式交变电流的有效值和峰值的关系为_，_.4某交变电流的方向在1s内改变100次，那么其周期T和频率f分别为()AT0.01sBT0.02sCf100HzDf50Hz5一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图1所示，那么()图1A交变电流的频率是4HzB当t0时，线圈平面与磁感线垂直C当ts时，e有最

2、大值D交流电的周期是2s6如图2是一个正弦式交变电流的图象，以下说法正确的选项是()图2A周期是0.2s，电流的峰值是10AB周期是0.15s，电流的峰值是10AC频率是5Hz，电流的有效值是10AD频率是0.2Hz，电流的有效值是7.07A【概念规律练】知识点一交变电流的周期和频率1某交变电压随时间的变化规律如图3所示，那么此交变电流的频率为_Hz.线圈转动的角速度是_rad/s.假设将此电压加在10F的电容器上，那么电容器的耐压值不应小于_V.图32我国照明电压的瞬时值表达式为e220sin100tV，它的周期是_，频率是_，在1s内电流的方向改变_次，电压最大值为_知识点二交变电流的峰值

3、和有效值3关于交变电流的感应电动势的有效值U和最大值Um，以下说法中正确的选项是()A任何形式的交变电流都具有UUm/的关系B只有正(余)弦交变电流才具有U的关系C照明电压220V、动力电压380V指的都是最大值D交流电压表和交流电流表测的都是最大值4电阻R1、R2与交流电源按照图4(a)方式连接，R110，R220.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图(b)所示那么()图4A通过R1的电流有效值是1.2ABR1两端的电压有效值是6VC通过R2的电流最大值是1.2ADR2两端的电压最大值是6V【方法技巧练】一、有效值的计算方法图55如图5所示为一交变电流的图象，那么

4、该交变电流的有效值为多大？6某一交流电的电压波形如图6所示，求这一交流电的电压有效值U.图6二、瞬时值、最大值、有效值与平均值的应用技巧7如图7所示，矩形线圈的匝数为n，线圈面积为S，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R，在线圈由图示位置转过90的过程中，求：图7(1)通过电阻R的电荷量q；(2)电阻R上产生的焦耳热Q.8在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动，线圈的匝数为n100匝，边长为20cm，电阻为10，转动频率f50Hz，磁场的磁感应强度为0.5T求：(1)外力驱动线圈转动的功率；(2)转至线圈平面与中性

5、面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小；(3)线圈由中性面转至与中性面成30夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量1下面关于交变电流的说法中正确的选项是()A交流电器设备上所标的电压值和电流值是交变电流的峰值B用交流电流表和交流电压表测定的数值是交变电流的瞬时值C给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D跟交变电流有相同热效应的恒定电流的数值是交变电流的有效值2图8表示两种电压的波形，其中图甲表示电压按正弦规律变化，以下说法正确的选项是()图8A图甲表示交流电，图乙表示直流电B两种电压的有效值都是311VC图甲所示电压的瞬时值表达式为u220sin100tVD以上说

6、法都不对3一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图9所示，由图可知()图9A该交流电的电压的有效值为100VB该交流电的频率为25HzC该交流电压瞬时值的表达式为u100sin25tVD假设将该交流电压加在阻值为100的电阻两端，该电阻消耗的功率为50W4一个电热器接在10V的直流电源上，在ts内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一个交流电源上，它在2ts内产生的焦耳热为Q，那么这一交流电源的电压的最大值和有效值分别是()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将阻值为5的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源电动势随时间变化的规律

7、如图10所示以下说法正确的选项是()图10A电路中交变电流的频率为0.25HzB通过电阻的电流为AC电阻消耗的电功率为2.5WD用交流电压表测得电阻两端的电压是5V6一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nr/s，那么()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nBSC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e2nBSsin2nt7一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图11甲所示发电机线圈内阻为5.0，外接一只电阻为95.0的灯泡，如图乙所示，那么()图11A电压表V

8、的示数为220VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2J8在如图12所示的电路中，A是熔断电流I02A的保险丝，R是可变电阻，交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e220sin314tV为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()图12A110B110C220D2209有一个电子器件，当其两端电压高于100V时那么导通，等于或低于100V时那么不导通，假设把这个电子器件接到“100V、50Hz的正弦交变电源上，这个电子器件将()A不导通B每秒钟导通50次C每秒钟导通100次D每次导通时间为0.005s题号123

9、456789答案10.将一电热器接在10V直流电源上，在时间t内可将一壶水烧开现将电热器接到一个U10sintV的交变电源上，煮开同一壶水需时间为_；假设接到另一交流电源上，需要时间为，那么这个交流电源的最大值为_11某交流电的电压随时间变化的规律如图13所示，此交流电的频率为_，假设将该电压加在一阻值为1k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，那么该用电器的额定功率为_图1312图14是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值图1413如图15所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈电阻为1，外接电阻R9，匀强磁场的磁感应强度为BT，当线圈以300r/min的转速匀速

10、转动时，求：图15(1)转动中感应电动势的最大值和有效值；(2)电路中交流电压表和电流表的示数；(3)线圈从图示位置转过90的过程中通过电阻R的电量第2节描述正弦交流电的物理量答案课前预习练1时间次数倒数Tf2同一热量3IU4BD由于正弦式交变电流每周期内方向改变两次，所以其频率为50Hz，由T得T0.02s5BD6A由图象可知T0.2s，Im10A，故频率f5Hz，I5A7.07AA正确，B、C、D错误课堂探究练150100200解析由图象可知此正弦交变电压的峰值Um200V，周期T0.02s，频率f50Hz；rad/s100 rad/s.将该电压加在电容器上，电容器的耐压值不应小于200V

11、.点评交变电流完成一次周期性变化所需的时间叫周期；交流电在1s内完成周期性变化的次数叫频率周期(T)和频率(f)的关系为：T.20.02s50Hz100220V解析由电压的瞬时值表达式e220sin100tV可得Um220V，100rad/s，所以周期T0.02s；由公式f得f50Hz；一个周期内电流的方向改变两次，所以1s内电流方向改变100次点评交变电流在一个周期内，电流的方向变化两次3B电压、电流的有效值和峰值之间的倍关系是仅限于正(余)弦交变电流而言的，所以A是错误的，B是正确的；在交变电流的讲述中没有特别说明情况下的电流和电压均指有效值，C错误；交流电压表、电流表测的都是有效值，D错

12、误点评交变电流的峰值Im或Um是它能到达的最大数值正(余)弦交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为：I，U.4BR1与R2串联，故R1与R2中的电流变化情况应相同从图象可以看出，交变电流中电流最大值为0.6A，电流有效值为：I0.6A，R1两端的电压有效值为U1IR16V，R2两端电压最大值为UmImR20.620V12V，综上所述，正确选项为B.点评在纯电阻电路中，假设为交流电源，欧姆定律仍然适用，公式I中I、U同时对应有效值(或最大值)5.I0解析交变电流一个周期T内通过电阻R产生的热量为2RT/2IRT/2，直流电I通过R一个周期T产生的热量为I2RT，由有效值的定义知()2

13、RT/2IRT/2I2RT解得II0方法总结只有正弦(或余弦)式交流电的有效值才是最大值的，对于其他形式的交变电流要紧扣有效值的定义列方程计算有效值，时间一般取一个周期62V解析假设让一直流电压U和题图所示的交流电压分别通过同一电阻，交流电在一个周期内产生的热量为Q12.直流电在一个周期内产生的热量Q2T.由交流电有效值的定义，得Q1Q2，即T.解得U2V.方法总结有效值是根据电流的热效应定义的(计算时要取一个完整周期的时间)，而不是简单的对电压求平均(错解UV6V)7(1)(2)解析(1)在此过程中，穿过线圈的磁通量变化BS，经历时间t产生的平均电动势为nnBS平均电流为通过R的电荷量qt(

14、2)该过程中电阻R上产生的焦耳热为一个周期内产生焦耳热的，QI2RT()2R方法总结有效值是根据电流的热效应规定的，而交变电流的平均值是交变电流中各物理量(e，i，u)对时间的平均值，如平均电动势n，平均值的大小与t的取值有关在计算交变电流通过导体产生热量、热功率时，只能用交变电流的有效值，而在计算通过导体的电荷量时，只能用交变电流的平均值8(1)1.97104W(2)31.4A(3)0.027C解析(1)线圈中感应电动势的最大值EmnBSnBS2f1000.5(0.2)223.1450V628V感应电动势的有效值为U314V.外界驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等，P外W1.971

15、04W.(2)线圈转到与中性面成30角时，感应电动势的瞬时值eEmsin30V314V，交变电流的瞬时值iA31.4A.(3)在线圈从中性面转过30角的过程中，线圈中的平均感应电动势n，平均感应电流n，通过线圈横截面的电荷量为q，那么qtnnC0.027C方法总结正弦交流电的电动势的最大值EmnBS.有效值U，用在计算有关电流热效应问题中；瞬时值是指在某一时刻或某一位置线圈中的感应电动势，可直接用公式eEmsint或eEmcost由线圈的计时起点决定正弦还是余弦；平均值n用在计算通过导体横截面的电荷量的问题中课后稳固练1CD2D只要电流的方向发生变化，就叫做交流电，所以A选项错误；两种电压的有

16、效值都不是311V，B选项错误；图甲中交变电流的周期为2102s，所以100rad/s.但是最大值是311 V，所以选项C错误3BD根据图象可知该交变电流的最大值为100 V，周期为4102 s，所以频率为25 Hz.4B电热器接在直流电源上时，有Qtt.电热器接在交流电源上时，有Q2t.故t2t，那么UV5V，UmU10V，所以选项B正确5C由周期与频率的关系f知，fHz25Hz；电动势的有效值UVV，通过电阻的电流IA，电阻消耗的电功率为P2.5W，交流电压表所测电压为有效值6BD因为2n，所以EmBS2nBS，所以A错误；EnBS，B正确；因为T，所以4nBS，C错误；eEmsint2n

17、BSsin2nt，D正确7D由电动势的图象知，其最大值为220V，故有效值为220V，电压表测量的是灯泡两端电压U209V，A错；交流电的周期T0.02s，方向每秒改变100次，B错；灯泡消耗的功率PI2R()295W459.8W，C错；发电机内阻每秒产生的热量QI2rt()251J24.2J，D对8B保险丝的熔断电流是指有效值，故由R得R110，故B正确9CD“100 V,50 Hz的正弦交变电源，其电压的最大值为100V，当电压的瞬时值为100V时，由100100sin，知在正半周有两个解就是45和135，可见交变电流每个周期内将有两次导通，总时间为周期的一半，选项C、D正确102t10V

18、1125Hz24.2W解析由题中图象可知，交流的周期T0.04s，所以频率f25Hz，电压的最大值是220V，有效值是V，所以用电器的额定功率为P24.2W126A解析设非正弦交变电流的有效值为I，直流电的电流强度为I，让非正弦交变电流和直流电分别通过同一电阻(阻值为R)，在一周期(T0.3s)内，非正弦交变电流产生的热量QIRt1IRt2()2Rt1()2Rt2()2R0.2()2R0.110.8R在这一个周期内，直流电产生的热量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)电流表示数I3.54A电压表示数：UIR3.549V31.86V(3)从图示位置转过90的过程中，n，又因为，所以qt，解得：qC0.16C.