《2015-2016学年高中物理 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《2015-2016学年高中物理 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( ) 图1 A交变电流的频率是4 Hz B当t0时
2、，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
3、的周期是_，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 B只有正(余)弦交变电流才具有U的关系 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
4、电流最大值是1.2 A DR2两端的电压最大值是6 V 【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)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
5、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 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
6、甲表示电压按正弦规律变化，下列说法正确的是( ) 图8 A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，
7、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 V B最大值10 V，有效值5 V C最大值5 V，有效值5 V D最大值20 V，有效值10 V 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 A C电阻消耗的电功率为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
8、势的有效值为nBS 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50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 J 8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
9、断，可变电阻的阻值应该大于( ) 图12 A110 B110 C220 D220 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 D每次导通时间为0.005 s 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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_ 11某
10、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14 13如图15所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，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，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
11、练 1时间 次数 倒数 T f 2同一 热量 3I U 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 s 5BD 6A 由图象可知T0.2 s，Im10 A，故频率f5 Hz，I5 A7.07 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f50 Hz； 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
12、为：T. 20.02 s 50 Hz 100 220 V 解析 由电压的瞬时值表达式e220sin 100t V可得Um220 V，100 rad/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，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
13、效值I、U与峰值Im、Um之间的关系为：I，U. 4B R1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0.6 A，电流有效值为：I0.6 A，R1两端的电压有效值为U1IR16 V，R2两端电压最大值为UmImR20.620 V12 V，综上所述，正确选项为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()2RT/2IRT/2I2RT 解得II0 方法总结
14、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 62 V 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U2 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) 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 (2)该过程
15、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)1.97104 W (2)31.4 A (3)0.027 C 解析 (1)线圈中感应电动势的最大值 EmnBSnBS2f1000.5(0.2)223.1450 V628 V 感应电动势的有效值为U314 V. 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 W1.97104 W. (2)线圈转到与中性面成30
