第五章 第2节　描述交变电流的物理量-高中物理选修3-2【赢在微点】轻松课堂word

第2节　描述交变电流的物理量 学习目标 练法指导 1.知道交变电流的周期和频率以及它们之间的关系。 2．知道我国供电线路交变电流的周期、频率和常用数值。 3．理解交变电流的峰值、瞬时值、有效值及其关系。 1.理解交变电流的周期、频率、峰值、有效值、平均值、瞬时值等概念。 2．通过练习深刻理解有效值的定义，并能进行相关的计算。 3．在练习中理解瞬时值、峰值、有效值、平均值的物理含义和适用情况。 ———　　课/　前/　预/　习·轻/　松/　搞/　定　　——— 要点辨析 1．我国民用交变电流中的照明电压220 V和动力电压380 V，指的是最大值(×) 2．交流电压表测得的数值是指电压的有效值(√) 3．电容器外壳上标的电压值指的是交流电的峰值(×) 4．对于一个正弦式电流，峰值同周期、频率一样是不变的，但有效值是随时间不断变化的(×) 5．正弦式电流的有效值等于峰值的，非正弦式电流的有效值不一定等于峰值的(√) 预习自检 1．(多选)下面关于交变电流的说法中正确的是(　　) A．交流电气设备上所标的电压值和电流值是交变电流的最大值 B．用交流电表测定的读数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．在相同时间内通过同一电阻，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 解析　交流电气设备上所标的电压值和电流值是交变电流的有效值，选项A错误；用交流电表测定的读数是交变电流的有效值，选项B错误；一般情况下交变电流的数值都是指有效值，选项C正确；根据有效值的定义知，选项D正确。 答案　CD 2.(多选)如图所示是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　) A．周期是0.01 s B．最大值是311 V C．有效值是220 V D．表达式为u＝220sin100πt V 解析　由波形图可知，周期T＝0.02 s，电压最大值Um＝311 V，所以有效值U＝＝220 V，该电压的表达式为u＝Umsint V＝311sin100πt V，故选项B、C正确，A、D错误。 答案　BC 3.(多选)某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，由图象可知(　　) A．交流电的频率为4 Hz B．1 s内电流方向变化50次 C．若仅使线圈转速加倍，则周期变为0.02 s D．若仅使线圈转速加倍，则感应电动势的最大值变为400 V 解析　由图象可知，交流电的周期T＝0.04 s，频率f＝25 Hz，选项A错误；因一个周期内电流方向变化2次，而1 s内该交流电有25个周期，故1 s内电流方向变化50次，选项B正确；若转速加倍，根据T＝可知周期将变为原来的一半，即0.02 s，选项C正确；转速加倍，角速度加倍，根据Em＝NBSω可知感应电动势的最大值将加倍，其值为200 V，选项D错误。 答案　BC 4．两个相同的定值电阻1、2分别接在正弦交流电源和直流电源的两端，直流电压恒为U0。当电阻1、2的通电时间分别为t和2t时，两个电阻上产生的热量均为Q，则该正弦交流电源电压的最大值是(　　) A．U0 B．2U0 C．U0 D．U0 解析　设两电阻的阻值均为R，正弦交流电源电压的最大值为Um，则Q＝t，Q＝·2t，解得Um＝2U0，选项B正确。 答案　B 5．如图所示，图甲、乙分别表示两种电压的波形，下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 A．图甲表示交流电，图乙表示直流电 B．两种电压最大值都是311 V C．两种电压的有效值相同 D．两种电压都是交流电压，但周期、频率、有效值都不同 解析　两种都是交流电，周期都是2×10－2 s，最大值都是311 V，图甲的有效值为220 V，图乙的有效值小于220 V，A、C、D错，B对。 答案　B 6.如图所示为交流发电机示意图，匝数为100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50 rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 Ω的电阻R相接。求： (1)开关S断开时，电压表的示数； (2)开关S合上时，电压表和电流表的示数； (3)为使R正常工作，R的额定电压是多少？ (4)通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？ 解析　(1)感应电动势的最大值Em＝nBSω＝100×0.5×(0.1×0.2)×50 V＝50 V； 开关S断开时，电压表的示数为电源电动势的有效值 E＝＝50 V。 (2)开关S闭合时，电流表示数为有效值 I＝＝ A＝2 A； 电压表示数为路端电压U＝I·R＝2×20 V＝40 V。 (3)R正常工作时，R的额定电压指的是电压的有效值，即为电压表的示数，为40 V。 (4)通过R中的电流的最大值，Im＝