2021屆高中物理舊同步選修32第5章2描述交變電流的物理量

[學習目標]1.掌握交變電流的周期、頻率、線圈轉(zhuǎn)動角速度三者之間的關系.2.能理解交變電周期頻率1s

＝f E＝Em＝0.707Em，U＝Um＝0.707Um，I＝Im u＝Umsin(ωt＋φ)，其中“ωt＋φ”叫做交變電流的相位．兩支交u1＝Umsinωt＋φ1)u2＝Umsinωt＋φ2) ×) 3)一個正弦式交變電流的峰值同周期、頻率一樣是不變的，但有效值是隨時間不斷變化的．( × ) 圖1是一個正弦式交變電流的圖象，由圖可知，電流的峰值 答 答 完成一次周期性變化需要0.02s；在1s內(nèi)完成50次周期性變化T.頻率：1s

f＝50

說 ω(n) 例1 產(chǎn)生的交流電動勢e隨時間t變化的情況如圖4所示．下列說法正確的是( A0.2B．1s10C．t＝0.1sD．1s5答 解 由題圖可知T＝0.2s，故f＝1＝

Hz＝5Hz1s55 121s10A錯誤，B、D0.1s時，e＝0C5R＝1Ωit1sR2 (1)Q＝I12Rt1＋I2Rt2＝42×1×0.5J＋22×1×0.5J＝10J．(2)根據(jù)交變電流有效值的定義可得：I2Rt＝Q，解得I＝10A.2某交流電壓的瞬時值表達式u＝62sin(100πt)V，把標有“6V 源上會不會被燒壞？把標有6V的電容器接在此電源上會不會被擊穿？2答 小燈泡不會被燒壞，交流電壓的瞬時值表達式u＝62sin(100πt)V中 V是最2值，其有效值為6V，而標有“6 2W”的小燈泡中的6V是有效值．電容器會被擊穿 I＝Em，U＝ E＝Em＝0.707Em，U＝Um＝0.707Um，I＝Im QQQ＝IRTQ＝RT例 (多選)(2019·邢臺市期末)一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖6所示，由圖知 502該交流電的電壓的最大值為 22該交流電的電壓的有效值為 2R＝10Ω20答 T解 T20VBU＝Um＝20 2 VCR＝10Ω2

10P＝R W＝20WD例3通過一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖7所示，其周期為1s．電阻兩端電壓的 A．12 答

5 C．15 5解 I2R×1sI＝

AVB4(2019·眉山一中高二下月考)8所仍正常工作，則多用的讀數(shù)為()2A．5AB．4A2答

2A 2解析多用的讀數(shù)為有效值，設該電流的有效值為I，根據(jù)交變電流有效值的定義，I2RT＝8

2T，解得I＝5A，所以多 的讀數(shù)為5A，故選22

A)22例 u2＝220 下列說法正確的是 B．它們的周期相C．它們的相位差恒 答 1．(對描述交變電流物理量的理解)如圖9所示一臺手搖交流發(fā)電機內(nèi)阻r＝1.0Ω，R＝9.0ΩS＝10sin10πt(V)，則 1010CC．電路中理想交流電流表2D．若將“10 100μF”的電容器并聯(lián)在發(fā)電機兩端，則電容器可能被擊答 解 因為e＝10sin10πt(V)，故ω＝10πrad/s，f＝ω＝5Hz，選項A錯誤；Em＝10V，2其有效值E＝Em＝10 V，選項B錯誤；交 的示數(shù)為有效值，理想交流電2 表I＝E＝2ACUm＝Im·R＝Em·R＝9.0V

于“10 100μF”電容器的擊穿電壓，所以電容器不能被擊穿，選項D錯誤2( A．4 B．32C．5 2答 設該交變電流的有效值為I，讓該交變電流和恒定電流分別通過同一電阻(阻值為R)，在一個周期(T＝0.2s)內(nèi)，該交變電生的熱量Q′＝I12Rt1＋I22Rt2Q＝Q′I＝5A3．(有效值的計算)(2019·咸陽市高二下學期期末)11所示，甲圖為正弦式交流電，乙圖T相同．三種交流電的有效值之比為()A.2∶ B．2∶3∶3∶ D.2∶2∶答 (解 題圖 流電的有效值為I1＝2I0；對題圖乙：20(

T＋

2I) I∶＝3I0；對題圖丙有效值為I3＝I0；則三種交流電的有效值之比為I1∶I2∶I3＝ 3∶1＝∶ 2∶3∶2，A4．(有效值的應用)一臺小型發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖12甲所示．已知發(fā)電機線圈內(nèi)阻為5Ω，外接一只電阻為95Ω的燈泡，如圖乙所示，則( 理想電壓表的示數(shù)為22050484發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦為24.2答 解 理想電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值，由題圖甲知電動勢的最大值22

VE＝220VU＝RE＝209V，AT＝0.02s1s100次，B

，錯誤；P＝R＝95

459.8 電流的有效值I＝E＝2.2A，發(fā)電機線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦 為Qr＝I2rt＝2.22×5×1J＝24.2J，D考點 對描述交變電流物理量的理 B．絲熔斷電CD．220V答 解析電容器擊穿電壓指電容器兩端允許加的電壓的最大值．通常說的交流電的電壓、電流2．(多選)已知某交變電流的瞬時值表達式為i＝10sin10πt(A)，則( A．交流電的頻率為5HzB10C10DN＝100.1答案解析ω＝2πff＝5HzAi＝10sin10πt(A)可知發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)值未知，故無法求出穿過線圈的磁通量的最大值，選項D錯誤．動勢的圖象如圖1所示．則( A100HzB100πrad/sC．t＝0.01s時線框平面與中性面重合 解 ω＝2π＝

rad/s＝100πrad/s，B正確；t＝0.01s 此時磁通量最大，故線框平面與中性面重合，C22

V≈220V，D如圖2甲所示，在勻強磁場中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交變電動勢圖象如圖乙中曲線a、b所示，則( t＝0a、ba25b10答 線圈位于中性面時，磁通量最大，電動勢為零，A錯誤；轉(zhuǎn)速之比等于周期的反比，故該比值為3∶2，B錯誤；頻率為周期的倒數(shù)，a的周期為0.04s，頻率為25Hz，C正確；E＝Em＝NBSωEa＝15Vωb＝2ωa

2V，D2 考點二3甲所示，調(diào)光臺燈是通過雙向可控硅電子器件來實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)燈的亮度的．現(xiàn)將220V的正弦交變電流上，經(jīng)過可控硅調(diào)節(jié)后加在燈管兩端的電壓如圖乙所示(圖中曲線為正弦曲線的一部分)，則此時電壓表的示數(shù)是()A．220 B．156 C．110 D．78答 24R解 雖然題圖乙所示電流不是正弦式交變電流，根據(jù)正弦式交變電流的圖象對稱性可知24R22

0開始的

＝R2解得 V≈156V，故B正確2為() 2A. B. 答

2

解 多用測得的電壓值為有效值，根據(jù)電流的熱效應有

R

RT，得U2效＝1UmC2 52A．3 5255答

解 設此交變電流的有效值為I，取一個周期研究，前半個周期的有效值為2A，后半2周期的有效值為 2

2 222AB2

A) 如圖6甲、乙、丙所示的是三個具有相同I0和周期T的交變電流，分別通過三個相同的 2B2倍2答 解 甲的有效值為：I＝I0，由Q＝I2Rt可知一個周期內(nèi)的發(fā)熱量為：Q1＝1I02RT；乙前 00Q3＝02 1 A、B、D考點 正弦式交流電有效值的理解和應在圖7所示電路中，A是熔斷電流為I0＝2A的絲，電阻可不計，R是可變電阻，是e＝2202sin314tV．為了不使絲熔斷，可變電阻的阻值應該大于()2 B．11022C．220 2答 解 電源電動勢的有效值為U＝220

Ω＝110ΩB 10．(多選)(2019·中原名校質(zhì)檢)如圖8甲為小型交流發(fā)電機的原理圖，發(fā)電機的矩形線外電路連接的定值電阻R＝45Ω，電壓表為理想交流．則下列判斷正確的是()6.28t＝02線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的最大電動勢為 22電壓表的示數(shù)為 2答 由題圖乙可知，線圈轉(zhuǎn)動的周期為T＝6.28×10－2s，A項錯誤；由題圖乙可知，t＝0時刻，磁通量為零，線圈平面與磁感線平行，B項正確；線圈中的最大電動勢× ×

VC2示數(shù)為U＝E 2

V，D 1T時，線圈中感應電動勢的瞬時值為2V，則此交流電壓的22有效值為 2222答

B．2

D.2解 從中性面開始計時，線圈中感應電動勢瞬時值表達式e＝Emsinωt＝

2πt＝1EsinT 2e＝2VEm＝4V22

V12．(2019·重慶市第一中學月考)92變電流(圖中曲線為余弦曲線的一部分)，另一個通有大小為2

A在2s時間內(nèi)這兩個電阻產(chǎn)生的熱量相等，則圖中a的數(shù)值為 2A.32答

22(解 由于在2s時間內(nèi)這兩個電阻產(chǎn)生的熱量相等，則a)2R×1＋22·R×1＝(17(

a＝3

2)13．(2019·鎮(zhèn)江市丹徒高級中學高二上學期期中)10abcd0.05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 300r/min

答 (1)50

452 5250sin10πt (3) 解 (1)n＝300r/min＝5r/s，則轉(zhuǎn)動的角速度ω＝2πn＝10π感應電動勢的最大值

0.05×10πV＝50e＝Emsinωt＝50sin 感應電動勢的有效值E＝Em＝

2 2 I＝E＝252A＝522U＝IR＝52

29V＝4522141110cm20cm1005Ωω＝100πrad/sR＝15Ω

3＝

SS22

V的霓虹燈(R＝15Ω)(1)120 (2)540 (3)75解