物理選修3-2人教新課標(biāo)5.2描述交變電流的物理量隨堂練習(xí)

1、2描述正弦交流電的物理量(時(shí)間：60分鐘)知識(shí)點(diǎn)一交變電流的有效值1在如圖229所示的電路中，A是熔斷電流I02 A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，S是交流電源交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e220sin(314t )V.為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于()圖229A110 B110 C220 D220 解析U220 V，Rmin 110 .答案B2如圖2210所示表示的是交流電的電流隨時(shí)間變化的圖像，負(fù)方向?yàn)檎覉D像的一部分，則此交流電的電流的有效值是_A.圖2210解析按照交流電有效值的定義，交流電有效值的大小等于在相同時(shí)間內(nèi)通過相同電阻產(chǎn)生相同熱量的直流電流值，選擇一

2、個(gè)周期的時(shí)間(T0.4 s)，Q交(3)2R·2R·，Q直I2RT，Q交Q直，解得I A.答案3有兩個(gè)完全相同的電熱器，分別通以如圖2211甲和2211乙所示的峰值相等的方波交變電流和正弦交變電流求這兩個(gè)電熱器的電功率之比圖2211解析交變電流通過純電阻用電器R時(shí)，其電功率PI2R，I應(yīng)該是交變電流的有效值對(duì)于甲圖所示的方波交變電流，因大小恒定，故有效值I甲Im對(duì)于乙圖所示的正弦交變電流，有效值I乙Im則P甲IR，P乙()2RIR所以P甲P乙21.答案21知識(shí)點(diǎn)二交變電流的周期、頻率及四值的應(yīng)用4(2012·北京理綜，15)一個(gè)小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的

3、直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個(gè)正弦交流電源上，其消耗的電功率為.如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為()A5 V B5 VC10 V D10 V解析設(shè)電熱器電阻為R，正弦交流電源的電壓有效值為U效，接10 V直流電源時(shí)，P；接交流電源時(shí)，聯(lián)立得U效5 V，故最大值UmU效10 V，C選項(xiàng)正確答案C5(2012·廣東理綜，19)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e50 sin 100t(V)對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A最大值是50 V B頻率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s解析從中性面開始計(jì)時(shí)，交變電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為eEm sin t，因

4、e50 sin 100 t(V)，所以最大值Em50 V，A錯(cuò)誤由2f100 Hz得f50 Hz，B錯(cuò)誤有效值E25 V，C正確T0.02 s，D項(xiàng)正確答案CD圖22126.一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖2212所示，由圖可知()A該交流電的電壓的有效值為100 VB該交流電的頻率為25 HzC該交流電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u100sin(25t) VD若將該交流電壓加在阻值為100 的電阻兩端，該電阻消耗的功率為50 W解析由圖可知此交流電Um100 V，50 rad/s，所以電壓瞬時(shí)值表達(dá)式u100sin(50t)V，C錯(cuò)誤由f25 Hz，B正確由U50 V，A錯(cuò)誤由P50 W，D正確

5、答案BD7正弦交變電源與電阻R、交流電壓表按照?qǐng)D2213甲中所示的方法連接，R10 ，交流電壓表的示數(shù)是10 V圖2213乙是交變電源輸出電壓u隨時(shí)間t變化的圖像，則()甲乙圖2213A通過R的電流iR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是iRcos 100t(A)B通過R的電流iR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是iRcos 50t(A)CR兩端的電壓uR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是uR5cos 100t(V)DR兩端的電壓uR隨時(shí)間t變化的規(guī)律是uR5cos 50t(V)解析伏特表的示數(shù)為交流電的有效值10 V，則交流電的最大值為10 V，由題圖乙可得u10cos t，100 rad/s，所以u(píng)10cos 100t(V)，由閉合

6、電路歐姆定律得icos 100t(A)，所以A選項(xiàng)正確答案A圖22148電阻為1 的某矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖2214線a所示；當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，該線圈中所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖2214線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電流的說法正確的是()A在圖中t0時(shí)刻穿過線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的電動(dòng)勢(shì)的有效值為5 VD交流電b的電動(dòng)勢(shì)的最大值為5 V解析由圖像可知，t0時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電流為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，穿過線圈的磁通量的變化率為0，所以穿過線圈的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖像可得線圈先后兩次轉(zhuǎn)動(dòng)的周期之比為0.

7、40.623，選項(xiàng)B正確；由圖像可得交流電a的電流的最大值為10 A，有效值為A5 A，又矩形線圈的電阻為1 ，所以交流電a的電動(dòng)勢(shì)的有效值為5 V，選項(xiàng)C正確；由EnBS，可得電動(dòng)勢(shì)與周期成反比，所以交流b的電動(dòng)勢(shì)的最大值為 V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案BC9電阻R1、R2與交流電源按照如圖2215甲所示方式連接，R110 ，R220 .合上開關(guān)S后，通過電阻R2的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖2215乙所示則()圖2215A通過R1的電流有效值是0.6 ABR1兩端的電壓有效值是6 VC通過R2的電流最大值是1.2 ADR2兩端的電壓最大值是6 V解析由it圖可知，電流的最大值Im0.6 A，

8、所以有效值I0.6 A因R1與R2串聯(lián)，則I1I2I0.6 A，U1I1R16 V，故A、B正確；I2mIm0.6 A，U2mImR212 V，故C、D錯(cuò)答案AB圖221610.一正弦式交變電流的圖像如圖2216所示由圖可知，該交變電流的周期為_s，頻率為_Hz，電流的峰值為_A，有效值為_A在0到0.02 s時(shí)間內(nèi)，流過電路某一截面的電荷量為_，在這段時(shí)間內(nèi)，流過電路電流的平均值為_解析周期T和頻率f是描述交變電流變化快慢的物理量，由圖可知，周期T0.02 s故頻率f50 Hz該交變電流的峰值Im6 A故有效值I3 A在0到0.02 s的時(shí)間內(nèi)，前0.01 s流過電路的電流為正向，后0.01

9、 s流過電路的電流為負(fù)向由對(duì)稱性可知，兩段時(shí)間內(nèi)流過電路的電荷量等大、異號(hào)，故0到0.02 s內(nèi)流過電路的電荷量q0.由平均電流的定義I可知，0到0.02 s內(nèi)的平均電流為0.答案0.0250630011交變電流電壓表達(dá)式為u20sin(314t) V，求這個(gè)交變電壓的最大值Um、有效值U、周期T、頻率f.畫出交變電流的電壓ut圖像解析已知交變電流的電壓表達(dá)式uUmsin t，正弦符號(hào)前的系數(shù)即為最大值，根據(jù)正弦式交變電流的電壓有效值與最大值的關(guān)系U，可求得U；再根據(jù)T，求得T，由f，求得f.據(jù)題意，交變電流電壓最大值Um20 V，有效值U10 V，周期T s0.02 s，頻率f50 Hz.畫

10、出交變電流的電壓隨時(shí)間變化圖像如右圖所示答案20 V10 V0.02 s50 Hz圖像見解析12有一正弦交流電源，電壓有效值U120 V，頻率為f50 Hz，向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U060 V，試估算在一個(gè)小時(shí)內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時(shí)間有多長(zhǎng)為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？解析由正弦交流電的最大值與有效值U的關(guān)系得Um120 V設(shè)t0時(shí)交流電的瞬時(shí)電壓U0，則交流電的瞬時(shí)電壓表達(dá)式為 U220sin (100t) V如圖所示，畫出一個(gè)周期內(nèi)交流電的Ut圖像，其中陰影部分對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間，根據(jù)對(duì)稱性，一個(gè)周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間為4t1，當(dāng)UU060 V時(shí)，由上式得t11/600 s，再由對(duì)稱性求得一個(gè)周期內(nèi)能發(fā)光的時(shí)間tT4t1 s再由比例關(guān)系求得一小時(shí)內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時(shí)間為t× s2 400 s40 min