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1、1 山东省聊城市第四中学2014届高三物理总复 习 交流电习题 1 瞬时值 反映不同时刻交变电流的大小和方向 正弦交流瞬 时值表达式为 tEe msin tIi msin 应当注意必须从 开始 生活中用的市电电压为220V 其峰值为 2202V V 频率为 50HZ 所以其电压瞬时值的表达式为u V 例 1 有一正弦交流电源 电压有效值U 120V 频率为f 50Hz 向一霓虹灯供电 若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0 602V 试估算在一个小时内 霓虹灯发光时间有多长 2 峰值 它是瞬时值的最大值 它反映的是交变电流大小的变 化范围 当线圈平面跟磁感线平行时 交流电动势最大 Em 转轴垂直
2、于磁感线 电容器接在交流电路中 则交变电压 的最大值不能超过电容器的耐压值 例 2 把一电容器C接在 220V的交流电路中 为了保证电容 不被击穿 电容器C的耐压值是多少 2 3 有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的 让 交流和直流通过相同阻值的电阻 如果它们在相同的时间内产生的 相等 就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值 正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是 I U 对于非正弦交变电流的有效值以上关系不成立 应根据定义来 求 通常所说交流电压 电流是用电压表 电流表测得的 都是指 有效值 用电器上所标电压 电流值也是指有效值 在计算交变电 流通过导体产生热量 热功以及确定保险
3、丝的熔断电流时 只能用 有效值 例 3 通过某电阻的周期性交变电流的图象如图所示 求该交 变电流的有效值I 4 平均值 它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟 时间的比值 其量值可用法拉第电磁感应定律NE t 来求 3 特殊地 当线圈从中性面转过90 度的过程中 有 m EE 2 计算平 均值切忌用算术平均法即 2 21 EE E求解 平均值不等于有效值 例 4 如图所示 求线圈由图示位置转过60 角的过程中 通过线 圈某一横截面的电量 练习 1 矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转 动 当线圈通过中性面时 下列说法中正确的是 A 穿过线圈的磁通量最大 线圈中的感应电动势最大
4、 B 穿过线圈的磁通量等于零 线圈中的感应电动势最大 C 穿过线圈的磁通量最大 线圈中的感应电动势等于零 D 穿过线圈的磁通量等于零 线圈中的感应电动势等于零 2 一矩形线圈绕垂直磁场方向的轴在匀强磁场中转动 产生的 交变电动势e 202sin20 t V 由此可以判断 A t 0 时 线圈平面和磁场垂直 B t 0时 线圈的磁通量为零 C t 0 05s时 线圈切割磁感线的有效速度最小 D t 0 05s时 e第一次出现最大值 3 线圈在匀强磁场中匀速转动 产生的交变电流如图所示 则 4 A 在A和C时刻线圈平面和磁场垂直 B 在B和时刻线圈中的磁通量为零 C 从A时刻到B时刻线圈转动的角度
5、为 rad D 若从0 时刻到D时刻经历的时间为 0 02s 则该交变电流在1 0s的时间内方向 会改变 100 次 4 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n转 秒 则 A 线框交变电动势的最大值为n BS B 线框交变电动势的有效值为2n BS C 从开始转动经过1 4 周期 线框中的平均感应电动势为2nBS D 感应电动势瞬时值为e 2n BSsin2n t 5 关于交流电的有效值和最大值 下列说法正确的是 A 任何形式的交变电流的有效值和最大值都有关系U Um 2 B 只有正弦式电流才有U Um 2的关系 C 照明电压 22
6、0V 动力电压380V 指的都是交变电流的有效 值 D 交流电压表和电流表测量的都是交变电流的有效值 6 一台内阻不计的交流发电机 其电动势的瞬时值e 10sin50 tV 发电机与阻值为R 10 的负载电阻连接 若把发电机的转速 增大一倍 其他条件都保持不变 则下列说法中正确的是 A 负载电阻两端电压的有效值将变为28 3V B 该发电机发出的交变电流的频率将变为100Hz C 负载消耗的电功率将是20W D 负载消耗的电功率将是40W 7 如右图所示 是一个交变电流的电流强度i随时间t变化的 规律 此交变电流的有效值是 42 32 O i A 0 1 0 2 5 A V R S A 52A
7、 B 5A C 3 52A D 3 5A 8 正弦交变电源与电阻R 交流电压表按照图1 所示的方式连 接 R 10 交流电压表的示数是10V 图 2 是交变电源输出电压u 随时间t变化的图象 则 A 通过R的电流iR随时间t变化的规律是iR 2 cos100 t A B 通过R的电流iR随时 间t变化的规律是iR 2 cos50 t V C R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR 5 2cos100 t V D R两端的电压uR随时间t变化的规律是uR 52 cos50 t V 9 如图所示 是交流发电机及其外电路的示意图 发电机转子 线圈是匝数为n 100 匝的矩形线圈 边长分别为10cm
8、和 20cm 内阻 为 5 0 线圈的转动轴垂直于匀强磁场的磁感线 磁感应强度为 B 0 50T 转动角速度为 502rad s 外电路中的纯电阻用电器 的阻值为R 20 两只电表分别是理想的交流电压表和交流电流表 求 电键S断开时电压表的读数U1 电键S闭合后 电压表和电流表的示数U2和I2 已知该用电器这时恰好达到额定功率 其额定功率W0是 多大 额定电压U0是多大 V 交变电源 图 1 u V t 1 O Um Um 1 2 图 2 6 10 如图所示为交流发电机示意图 匝数为n 100 匝的矩形线圈 边长分别为 10 cm 和 20 cm 内阻为 5 在磁感应强度B 0 5 T的 匀强
9、磁场中绕OO 轴以 502 rad s的角速度匀速转动 线圈和外 部 20 的电阻R相接 求 1 S断开时 电压表示数 2 电键 S合上时 电压表和电流表示数 3 为使R正常工作 R的额定电压是多少 4 通过电阻R的电流最大值是多少 电阻R上所消耗的电功 率是多少 班级 姓名 学号 交变电流习题课答案卷 题号1 2 3 4 5 6 7 答案 9 10 7 班级 姓名 学号 交变电流习题课答案卷 题号1 2 3 4 5 6 7 答案 9 8 10 交变电流习题课参考答案 例 1 解析 由正弦交流电的峰值与有效值 9 U的关系得 Um 1202V 设t 0时交流电的瞬时电压U 0 则交流电的瞬时表
10、达式为 U 1202sin100t V 如图所示 画出一个周期内交流电的U t图象 其中阴影部分 对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间 根据对称性 一个周期 内霓虹灯不能发光的时间为4t1 当U U0 602V时 由上式得t1 1 600s 再由对称性求得一个 周期内能发光的时间 t T 4t1 s 75 1 再 由 比 例 关 系 求 得 一 小 时 内 霓 虹 灯 发 光 的 时 间 为 t 24003600 75 1 50s 例 2 解析 不低于2002V 例 3 解 该交流周期为T 0 3s 前t1 0 2s 为恒定电流I1 3A 后t2 0 1s 为恒定电流I2 6A 因此这一个周
11、期内电流做的功可以 求出来 根据有效值的定义 设有效值为I 根据 定义有 I 2RT I1 2Rt 1 I2 2Rt 2带入数据计算得 I 32 A 例 4 解析 在计算电量问题中 一定要用电流 电压平均值 10 NE t 而BSBS 2 3 60sin12 又 R E I tIq Nq R R NBS 2 3 练习 1 C 2 AC 3 D 4 BD 5 BCD 6 C 7 B 8 A 9 50V 40V 2 0A 80W 40V 10 解析 1 感应电动势最大值 Em nBS 100 0 5 0 1 0 2 502 V 5 02 V 2 分 S 断开时 电压表示数为电源电动势有效值E 2 m E 50 V 2 分 2 电键 S合上时 由全电路欧姆定律 I 520 50 rR E A 2 0 A 2分 U IR 2 20 V 40 V 2 分 即电流表示数为 2 A 电压表示数为 40 V 3 额定电压即为电压有效值 故R的额定电压为 40 V 2 分 4 通过R中电流的最大值Im 2I 22 A 2分 电阻R上所消耗的电功率P IU 2 40 W 80 W 2 分 11
