2017-2018學年高中物理 第2章 交變電流 第2節(jié) 描述交流電的物理量練習 教科版選修3-2.doc
《2017-2018學年高中物理 第2章 交變電流 第2節(jié) 描述交流電的物理量練習 教科版選修3-2.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2017-2018學年高中物理 第2章 交變電流 第2節(jié) 描述交流電的物理量練習 教科版選修3-2.doc(8頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
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______電阻,產生的______相等,則這個直流電的電流和電壓值,就稱為相應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系為________,________________. 4.某交變電流的方向在1s內改變100次,則其周期T和頻率f分別為( ) A.T=0.01sB.T=0.02s C.f=100HzD.f=50Hz 5.一矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時,產生的交變電動勢的圖象如圖1所示,則( ) 圖1 A.交變電流的頻率是4πHz B.當t=0時,線圈平面與磁感線垂直 C.當t=πs時,e有最大值 D.交流電的周期是2πs 6.如圖2是一個正弦式交變電流的圖象,下列說法正確的是( ) 圖2 A.周期是0.2s,電流的峰值是10A B.周期是0.15s,電流的峰值是10A C.頻率是5Hz,電流的有效值是10A D.頻率是0.2Hz,電流的有效值是7.07A 【概念規(guī)律練】 知識點一 交變電流的周期和頻率 1.某交變電壓隨時間的變化規(guī)律如圖3所示,則此交變電流的頻率為________Hz.線圈轉動的角速度是________rad/s.若將此電壓加在10μF的電容器上,則電容器的耐壓值不應小于________V. 圖3 2.我國照明電壓的瞬時值表達式為e=220sin100πtV,它的周期是________,頻率是________,在1s內電流的方向改變________次,電壓最大值為________. 知識點二 交變電流的峰值和有效值 3.關于交變電流的感應電動勢的有效值U和最大值Um,下列說法中正確的是( ) A.任何形式的交變電流都具有U=Um/的關系 B.只有正(余)弦交變電流才具有U=的關系 C.照明電壓220V、動力電壓380V指的都是最大值 D.交流電壓表和交流電流表測的都是最大值 4.電阻R1、R2與交流電源按照圖4(a)方式連接,R1=10Ω,R2=20Ω.合上開關S后,通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖(b)所示.則( ) 圖4 A.通過R1的電流有效值是1.2A B.R1兩端的電壓有效值是6V C.通過R2的電流最大值是1.2A D.R2兩端的電壓最大值是6V 【方法技巧練】 一、有效值的計算方法 圖5 5.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、瞬時值、最大值、有效值與平均值的應用技巧 7.如圖7所示,矩形線圈的匝數為n,線圈面積為S,線圈電阻為r,在磁感應強度為B的勻強磁場中繞OO′軸以角速度ω勻速轉動,外電路電阻為R,在線圈由圖示位置轉過90的過程中,求: 圖7 (1)通過電阻R的電荷量q; (2)電阻R上產生的焦耳熱Q. 8.在水平方向的勻強磁場中,有一正方形閉合線圈繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉動,已知線圈的匝數為n=100匝,邊長為20cm,電阻為10Ω,轉動頻率f=50Hz,磁場的磁感應強度為0.5T.求: (1)外力驅動線圈轉動的功率; (2)轉至線圈平面與中性面的夾角為30時,線圈產生的感應電動勢及感應電流的大?。? (3)線圈由中性面轉至與中性面成30夾角的過程中,通過線圈橫截面的電荷量. 1.下面關于交變電流的說法中正確的是( ) A.交流電器設備上所標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定的數值是交變電流的瞬時值 C.給定的交變電流數值,在沒有特別說明的情況下都是指有效值 D.跟交變電流有相同熱效應的恒定電流的數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,下列說法正確的是( ) 圖8 A.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311V C.圖甲所示電壓的瞬時值表達式為u=220sin100πtV D.以上說法都不對 3.一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖9所示,由圖可知( ) 圖9 A.該交流電的電壓的有效值為100V B.該交流電的頻率為25Hz C.該交流電壓瞬時值的表達式為u=100sin25tV D.若將該交流電壓加在阻值為100Ω的電阻兩端,該電阻消耗的功率為50W 4.一個電熱器接在10V的直流電源上,在ts內產生的焦耳熱為Q,今將該電熱器接在一個交流電源上,它在2ts內產生的焦耳熱為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10V B.最大值10V,有效值5V C.最大值5V,有效值5V D.最大值20V,有效值10V 5.將阻值為5Ω的電阻接到內阻不計的交流電源上,電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖10所示.下列說法正確的是( ) 圖10 A.電路中交變電流的頻率為0.25Hz B.通過電阻的電流為A C.電阻消耗的電功率為2.5W D.用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5V 6.一個矩形線框的面積為S,在磁感應強度為B的勻強磁場中,從線圈平面與磁場垂直的位置開始計時,轉速為nr/s,則( ) A.線框交變電動勢的峰值為nπBS B.線框交變電動勢的有效值為nπBS C.從開始轉動經過1/4周期,線框中的平均感應電動勢為2nBS D.感應電動勢瞬時值為e=2nπBSsin2nπt 7.一臺小型發(fā)電機產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖11甲所示.已知發(fā)電機線圈內阻為5.0Ω,外接一只電阻為95.0Ω的燈泡,如圖乙所示,則( ) 圖11 A.電壓表V的示數為220V B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次 C.燈泡實際消耗的功率為484W D.發(fā)電機線圈內阻每秒鐘產生的焦耳熱為24.2J 8.在如圖12所示的電路中,A是熔斷電流I0=2A的保險絲,R是可變電阻,交流電源的內電阻不計,其電動勢隨時間變化的規(guī)律是e=220sin314tV.為了不使保險絲熔斷,可變電阻的阻值應該大于( ) 圖12 A.110ΩB.110Ω C.220ΩD.220Ω 9.有一個電子器件,當其兩端電壓高于100V時則導通,等于或低于100V時則不導通,若把這個電子器件接到“100V、50Hz”的正弦交變電源上,這個電子器件將( ) A.不導通 B.每秒鐘導通50次 C.每秒鐘導通100次 D.每次導通時間為0.005s 題 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答 案 10.將一電熱器接在10V直流電源上,在時間t內可將一壺水燒開.現將電熱器接到一個U=10sinωtV的交變電源上,煮開同一壺水需時間為________;若接到另一交流電源上,需要時間為,那么這個交流電源的最大值為________. 11.某交流電的電壓隨時間變化的規(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1kΩ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13 12.圖14是一交變電流隨時間變化的圖象,求此交變電流的有效值. 圖14 13.如圖15所示,線圈abcd的面積是0.05m2,共100匝,線圈電阻為1Ω,外接電阻R=9Ω,勻強磁場的磁感應強度為B=T,當線圈以300r/min的轉速勻速轉動時,求: 圖15 (1)轉動中感應電動勢的最大值和有效值; (2)電路中交流電壓表和電流表的示數; (3)線圈從圖示位置轉過90的過程中通過電阻R的電量. 第2節(jié) 描述正弦交流電的物理量答案 課前預習練 1.時間 次數 倒數 T= f= 2.同一 熱量 3.I= U= 4.BD [由于正弦式交變電流每周期內方向改變兩次,所以其頻率為50Hz,由T=得T=0.02s.] 5.BD 6.A [由圖象可知T=0.2s,Im=10A,故頻率f==5Hz,I==5A=7.07A.A正確,B、C、D錯誤.] 課堂探究練 1.50 100π 200 解析 由圖象可知此正弦交變電壓的峰值Um=200V,周期T=0.02s,頻率f==50Hz;ω==rad/s=100π rad/s.將該電壓加在電容器上,電容器的耐壓值不應小于200V. 點評 交變電流完成一次周期性變化所需的時間叫周期;交流電在1s內完成周期性變化的次數叫頻率.周期(T)和頻率(f)的關系為:T=. 2.0.02s 50Hz 100 220V 解析 由電壓的瞬時值表達式e=220sin100πtV可得Um=220V,ω=100πrad/s,所以周期T==0.02s;由公式f=得f=50Hz;一個周期內電流的方向改變兩次,所以1s內電流方向改變100次. 點評 交變電流在一個周期內,電流的方向變化兩次. 3.B [電壓、電流的有效值和峰值之間的倍關系是僅限于正(余)弦交變電流而言的,所以A是錯誤的,B是正確的;在交變電流的講述中沒有特別說明情況下的電流和電壓均指有效值,C錯誤;交流電壓表、電流表測的都是有效值,D錯誤.] 點評 交變電流的峰值Im或Um是它能達到的最大數值.正(余)弦交變電流的有效值I、U與峰值Im、Um之間的關系為:I=,U=. 4.B [R1與R2串聯,故R1與R2中的電流變化情況應相同.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:I==0.6A,R1兩端的電壓有效值為U1=IR1=6V,R2兩端電壓最大值為Um=ImR2=0.620V=12V,綜上所述,正確選項為B.] 點評 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同時對應有效值(或最大值). 5.I0 解析 交變電流一個周期T內通過電阻R產生的熱量為2RT/2+IRT/2,直流電I通過R一個周期T產生的熱量為I2RT,由有效值的定義知()2RT/2+IRT/2=I2RT 解得I=I0 方法總結 只有正弦(或余弦)式交流電的有效值才是最大值的,對于其他形式的交變電流要緊扣有效值的定義列方程計算有效值,時間一般取一個周期. 6.2V 解析 假設讓一直流電壓U和題圖所示的交流電壓分別通過同一電阻,交流電在一個周期內產生的熱量為Q1=2=+.直流電在一個周期內產生的熱量Q2=T.由交流電有效值的定義,得Q1=Q2,即+=T.解得U=2V. 方法總結 有效值是根據電流的熱效應定義的(計算時要取一個完整周期的時間),而不是簡單的對電壓求平均(錯解U=V=6V). 7.(1) (2) 解析 (1)在此過程中,穿過線圈的磁通量變化ΔΦ=BS,經歷時間Δt== 產生的平均電動勢為=n=nBωS 平均電流為== 通過R的電荷量q=Δt= (2)該過程中電阻R上產生的焦耳熱為一個周期內產生焦耳熱的,Q=I2RT=()2R= 方法總結 有效值是根據電流的熱效應規(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)對時間的平均值,如平均電動勢=n,平均值的大小與Δt的取值有關.在計算交變電流通過導體產生熱量、熱功率時,只能用交變電流的有效值,而在計算通過導體的電荷量時,只能用交變電流的平均值. 8.(1)1.97104W (2)31.4A (3)0.027C 解析 (1)線圈中感應電動勢的最大值 Em=nBSω=nBS2πf=1000.5(0.2)223.1450V=628V 感應電動勢的有效值為U==314V. 外界驅動線圈轉動的功率與線圈中交變電流的功率相等,P外==W=1.97104W. (2)線圈轉到與中性面成30角時,感應電動勢的瞬時值e=Emsin30V=314V,交變電流的瞬時值i==A=31.4A. (3)在線圈從中性面轉過30角的過程中,線圈中的平均感應電動勢=n,平均感應電流==n,通過線圈橫截面的電荷量為q,則q=Δt=n=n==C≈0.027C 方法總結 正弦交流電的電動勢的最大值Em=nBSω.有效值U=,用在計算有關電流熱效應問題中;瞬時值是指在某一時刻或某一位置線圈中的感應電動勢,可直接用公式e=Emsinωt或e=Emcosωt由線圈的計時起點決定正弦還是余弦;平均值=n用在計算通過導體橫截面的電荷量的問題中. 課后鞏固練 1.CD 2.D [只要電流的方向發(fā)生變化,就叫做交流電,所以A選項錯誤;兩種電壓的有效值都不是311V,B選項錯誤;圖甲中交變電流的周期為210-2s,所以ω==100πrad/s.但是最大值是311 V,所以選項C錯誤.] 3.BD [根據圖象可知該交變電流的最大值為100 V,周期為410-2 s,所以頻率為25 Hz.] 4.B [電熱器接在直流電源上時,有Q=t=t.電熱器接在交流電源上時,有Q=2t.故t=2t,則U=V=5V,Um=U=10V,所以選項B正確.] 5.C [由周期與頻率的關系f=知,f=Hz=25Hz;電動勢的有效值U==V=V,通過電阻的電流I==A,電阻消耗的電功率為P==2.5W,交流電壓表所測電壓為有效值.] 6.BD [因為ω=2πn,所以Em=BSω=2πnBS,所以A錯誤;E==nπBS,B正確;因為T==,所以====4nBS,C錯誤;e=Emsinωt=2πnBSsin2πnt,D正確.] 7.D [由電動勢的圖象知,其最大值為220V,故有效值為220V,電壓表測量的是燈泡兩端電壓U=209V,A錯;交流電的周期T=0.02s,方向每秒改變100次,B錯;燈泡消耗的功率P=I2R=()295W=459.8W,C錯;發(fā)電機內阻每秒產生的熱量Q=I2rt=()251J=24.2J,D對.] 8.B [保險絲的熔斷電流是指有效值,故由R=得R=110Ω,故B正確.] 9.CD [“100 V,50 Hz”的正弦交變電源,其電壓的最大值為100V,當電壓的瞬時值為100V時,由100=100sinθ,知在正半周有兩個解就是θ=45和θ=135,可見交變電流每個周期內將有兩次導通,總時間為周期的一半,選項C、D正確.] 10.2t 10V 11.25Hz 24.2W 解析 由題中圖象可知,交流的周期T=0.04s,所以頻率f==25Hz,電壓的最大值是220V,有效值是V,所以用電器的額定功率為P==24.2W 12.6A 解析 設非正弦交變電流的有效值為I′,直流電的電流強度為I,讓非正弦交變電流和直流電分別通過同一電阻(阻值為R),在一周期(T=0.3s)內,非正弦交變電流產生的熱量 Q′=IRt1+IRt2 =()2Rt1+()2Rt2 =()2R0.2+()2R0.1 =10.8R 在這一個周期內,直流電產生的熱量 Q=I2RT=0.3I2R 由Q=Q′得0.3I2R=10.8R,所以I=6A,I′=I=6A 13.(1)50V 35.4V (2)31.86V 3.54A (3)0.16C 解析 (1)Em=nBSω =1000.052πV =50V E==25V≈35.4V (2)電流表示數 I=≈3.54A 電壓表示數:U=IR≈3.549V=31.86V (3)從圖示位置轉過90的過程中, =n,又因為=,所以q=Δt, 解得:q===C≈0.16C.- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權。
- 關 鍵 詞:
- 2017-2018學年高中物理 第2章 交變電流 第2節(jié) 描述交流電的物理量練習 教科版選修3-2 2017 2018 學年 高中物理 電流 描述 交流電 物理量 練習 教科版 選修
裝配圖網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
鏈接地址:http://www.hcyjhs8.com/p-6074523.html