《高中物理 第2章 第2节 描述正弦交流电的物理量课时作业 教科版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第2章 第2节 描述正弦交流电的物理量课时作业 教科版选修3-2（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 2 2 节节 描述正弦交流电的物理量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 1 s 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，则这个直流电 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 1 s 内改变 100 次，则其周期T和频率f分别为( ) AT0.01 s BT0.02 s Cf100 Hz Df50 Hz 5一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，则
2、( )图 1 A交变电流的频率是 4 Hz B当t0 时，线圈平面与磁感线垂直 C当t s 时，e有最大值 D交流电的周期是 2 s 6如图 2 是一个正弦式交变电流的图象，下列说法正确的是( )图 2 A周期是 0.2 s，电流的峰值是 10 A B周期是 0.15 s，电流的峰值是 10 A C频率是 5 Hz，电流的有效值是 10 A D频率是 0.2 Hz，电流的有效值是 7.07 A【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，则此交变电流的频率为_Hz.线 圈转动的角速度是_rad/s.若将此电压加在 10 F 的电容器上，则电容器的耐
3、压值 不应小于_V.图 3 2我国照明电压的瞬时值表达式为e220sin 100t V，它的周期是_，2 频率是_，在 1 s 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，下列说法中正确的是( )A任何形式的交变电流都具有UUm/的关系2B只有正(余)弦交变电流才具有U的关系Um2 C照明电压 220 V、动力电压 380 V 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
4、情况如图(b)所示则( )图 4 A通过R1的电流有效值是 1.2 A BR1两端的电压有效值是 6 V C通过R2的电流最大值是 1.2 A2DR2两端的电压最大值是 6 V2 【方法技巧练】 一、有效值的计算方法图 5 5如图 5 所示为一交变电流的图象，则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)
5、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， 已知线圈的匝数为n100 匝，边长为 20 cm，电阻为 10 ，转动频率f50 Hz，磁场的 磁感应强度为 0.5 T求： (1)外力驱动线圈转动的功率； (2)转至线圈平面与中性面的夹角为 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
6、 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，下列说法正确的是 ( )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 311 V C图甲所示电压的瞬时值表达式为u220sin 100t V D以上说法都不对 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 9 A该交流电的电压的有效值为 100 V B该交流电的频率为 25 Hz C该交流电压瞬时值的表达式为u100sin 25t V D若将该交流电压加在阻值为 100 的
7、电阻两端，该电阻消耗的功率为 50 W 4一个电热器接在 10 V 的直流电源上，在t s 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 2t s 内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的电压的最大值和 有效值分别是( ) A最大值 10 V，有效值 10 V2 B最大值 10 V，有效值 5 V2 C最大值 5 V，有效值 5 V2 D最大值 20 V，有效值 10 V22 5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 如图 10 所示下列说法正确的是( )图 10 A电路中交变电流的频率为 0.25 Hz B通过电阻的电流为 A2 C电阻消耗的电功率
8、为 2.5 W D用交流电压表测得电阻两端的电压是 5 V 6一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 r/s，则( ) A线框交变电动势的峰值为nBS B线框交变电动势的有效值为nBS2 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e2nBSsin 2nt 7一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 甲所示已知发 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，则( )图 11 A电压表 V 的示数为 220 V B电路中的电流方向每秒钟改变 5
9、0 次 C灯泡实际消耗的功率为 484 W D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 24.2 J8在如图 12 所示的电路中，A是熔断电流I02 A 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e220sin 314t V为了不使保险丝熔2 断，可变电阻的阻值应该大于( )图 12 A110 B110 2 C220 D220 2 9有一个电子器件，当其两端电压高于 100 V 时则导通，等于或低于 100 V 时则不导 通，若把这个电子器件接到“100 V、50 Hz”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
10、 D每次导通时间为 0.005 s 题 号123456789 答 案 10.将一电热器接在 10 V 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U10sin t V 的交变电源上，煮开同一壶水需时间为_；若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_t 3 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_，若 将该电压加在一阻值为 1 k 的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，则该用电器的额 定功率为_图 13 12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 0.05 m2
11、，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B T，当线圈以 300 r/min 的转速匀速转动时，1 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的电量第第 2 2 节节 描述正弦交流电的物理量描述正弦交流电的物理量 答案答案 课前预习练1时间 次数 倒数 T f1 f1 T 2同一 热量3I UIm2Um2 4BD 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 50 Hz，由T得T0.02 s1 f 5BD6A 由图象可知T0.2 s，Im10 A，故频
12、率f 5 Hz，I5 A7.07 1 TIm22 AA 正确，B、C、D 错误 课堂探究练 150 100 200 解析 由图象可知此正弦交变电压的峰值Um200 V，周期T0.02 s，频率f 50 Hz； rad/s100 rad/s.将该电压加在电容器上，电容器的耐1 T2 T2 0.02 压值不应小于 200 V. 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 1 s 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 .1 f 20.02 s 50 Hz 100 220 V2 解析 由电压的瞬时值表达式e220sin 100t V 可得Um220 V，100
13、 22rad/s，所以周期T0.02 s；由公式f 得f50 Hz；一个周期内电流的方向改变2 1 T 两次，所以 1 s 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，2 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 错误点评 交变电流的峰值Im或Um是它能达到的最大数值正(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.Im2Um2 4B R1与R2串联，故R1与R2中的
14、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 0.6 A，电流有效值为：I0.6 A，R1两端的电压有效值为2Im2 U1IR16 V，R2两端电压最大值为UmImR20.620 V12 V，综上所述，正确选22 项为 B.点评 在纯电阻电路中，若为交流电源，欧姆定律仍然适用，公式I 中I、U同时U R 对应有效值(或最大值)5.I032解析 交变电流一个周期T内通过电阻R产生的热量为2RT/2I RT/2，直流(I02)2 0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()I022RT/2I RT/2I2RT2 0解得II032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12 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 62 V10 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(U2 1 RT4U2 2 RT4)82 RT 242 RT 2量Q2T.由交流电有效值的定义，得Q1Q2，即 T.解得U2 U2 R82 RT 242 RT 2U2 R10 V. 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U V6 V)84 27(1) (2)nBS RrRnBS2 4
