物理选修3-2人教新课标5.2描述交变电流的物理量随堂练习

1、2描述正弦交流电的物理量(时间：60分钟)知识点一交变电流的有效值1在如图229所示的电路中，A是熔断电流I02 A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源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.为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于()图229A110 B110 C220 D220 解析U220 V，Rmin 110 .答案B2如图2210所示表示的是交流电的电流随时间变化的图像，负方向为正弦图像的一部分，则此交流电的电流的有效值是_A.图2210解析按照交流电有效值的定义，交流电有效值的大小等于在相同时间内通过相同电阻产生相同热量的直流电流值，选择一

2、个周期的时间(T0.4 s)，Q交(3)2R·2R·，Q直I2RT，Q交Q直，解得I A.答案3有两个完全相同的电热器，分别通以如图2211甲和2211乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流求这两个电热器的电功率之比图2211解析交变电流通过纯电阻用电器R时，其电功率PI2R，I应该是交变电流的有效值对于甲图所示的方波交变电流，因大小恒定，故有效值I甲Im对于乙图所示的正弦交变电流，有效值I乙Im则P甲IR，P乙()2RIR所以P甲P乙21.答案21知识点二交变电流的周期、频率及四值的应用4(2012·北京理综，15)一个小型电热器若接在输出电压为10 V的

3、直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为.如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为()A5 V B5 VC10 V D10 V解析设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U效，接10 V直流电源时，P；接交流电源时，联立得U效5 V，故最大值UmU效10 V，C选项正确答案C5(2012·广东理综，19)某小型发电机产生的交变电动势为e50 sin 100t(V)对此电动势，下列表述正确的有()A最大值是50 V B频率是100 HzC有效值是25 V D周期是0.02 s解析从中性面开始计时，交变电动势的表达式为eEm sin t，因

4、e50 sin 100 t(V)，所以最大值Em50 V，A错误由2f100 Hz得f50 Hz，B错误有效值E25 V，C正确T0.02 s，D项正确答案CD图22126.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图2212所示，由图可知()A该交流电的电压的有效值为100 VB该交流电的频率为25 HzC该交流电压瞬时值的表达式为u100sin(25t) VD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解析由图可知此交流电Um100 V，50 rad/s，所以电压瞬时值表达式u100sin(50t)V，C错误由f25 Hz，B正确由U50 V，A错误由P50 W，D正确

5、答案BD7正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图2213甲中所示的方法连接，R10 ，交流电压表的示数是10 V图2213乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图像，则()甲乙图2213A通过R的电流iR随时间t变化的规律是iRcos 100t(A)B通过R的电流iR随时间t变化的规律是iRcos 50t(A)CR两端的电压uR随时间t变化的规律是uR5cos 100t(V)DR两端的电压uR随时间t变化的规律是uR5cos 50t(V)解析伏特表的示数为交流电的有效值10 V，则交流电的最大值为10 V，由题图乙可得u10cos t，100 rad/s，所以u10cos 100t(V)，由闭合

6、电路欧姆定律得icos 100t(A)，所以A选项正确答案A图22148电阻为1 的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦交流电的图像如图2214线a所示；当调整线圈转速后，该线圈中所产生的正弦交流电的图像如图2214线b所示，以下关于这两个正弦交流电流的说法正确的是()A在图中t0时刻穿过线圈的磁通量均为零B线圈先后两次转速之比为32C交流电a的电动势的有效值为5 VD交流电b的电动势的最大值为5 V解析由图像可知，t0时刻线圈中的感应电流为0，感应电动势为0，穿过线圈的磁通量的变化率为0，所以穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由图像可得线圈先后两次转动的周期之比为0.

7、40.623，选项B正确；由图像可得交流电a的电流的最大值为10 A，有效值为A5 A，又矩形线圈的电阻为1 ，所以交流电a的电动势的有效值为5 V，选项C正确；由EnBS，可得电动势与周期成反比，所以交流b的电动势的最大值为 V，选项D错误答案BC9电阻R1、R2与交流电源按照如图2215甲所示方式连接，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2215乙所示则()图2215A通过R1的电流有效值是0.6 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流最大值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V解析由it图可知，电流的最大值Im0.6 A，

8、所以有效值I0.6 A因R1与R2串联，则I1I2I0.6 A，U1I1R16 V，故A、B正确；I2mIm0.6 A，U2mImR212 V，故C、D错答案AB图221610.一正弦式交变电流的图像如图2216所示由图可知，该交变电流的周期为_s，频率为_Hz，电流的峰值为_A，有效值为_A在0到0.02 s时间内，流过电路某一截面的电荷量为_，在这段时间内，流过电路电流的平均值为_解析周期T和频率f是描述交变电流变化快慢的物理量，由图可知，周期T0.02 s故频率f50 Hz该交变电流的峰值Im6 A故有效值I3 A在0到0.02 s的时间内，前0.01 s流过电路的电流为正向，后0.01

9、 s流过电路的电流为负向由对称性可知，两段时间内流过电路的电荷量等大、异号，故0到0.02 s内流过电路的电荷量q0.由平均电流的定义I可知，0到0.02 s内的平均电流为0.答案0.0250630011交变电流电压表达式为u20sin(314t) V，求这个交变电压的最大值Um、有效值U、周期T、频率f.画出交变电流的电压ut图像解析已知交变电流的电压表达式uUmsin t，正弦符号前的系数即为最大值，根据正弦式交变电流的电压有效值与最大值的关系U，可求得U；再根据T，求得T，由f，求得f.据题意，交变电流电压最大值Um20 V，有效值U10 V，周期T s0.02 s，频率f50 Hz.画

10、出交变电流的电压随时间变化图像如右图所示答案20 V10 V0.02 s50 Hz图像见解析12有一正弦交流电源，电压有效值U120 V，频率为f50 Hz，向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U060 V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？解析由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得Um120 V设t0时交流电的瞬时电压U0，则交流电的瞬时电压表达式为 U220sin (100t) V如图所示，画出一个周期内交流电的Ut图像，其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1，当UU060 V时，由上式得t11/600 s，再由对称性求得一个周期内能发光的时间tT4t1 s再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为t× s2 400 s40 min