河北地区高中物理第五章交变电流5.2描述交变电流的物理量1学案无解答新人教选修.docx

5.2 描述交变电流的物理量【学习目标】1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系.2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量，而平均值只是简单意义的平均.3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算一、周期 频率 相位问题设计1.如图1所示，这个交变电流的周期是多少？频率是多少？图12如图2所示，甲、乙两交流电，什么量相同，什么量不同？试写出两交流电的表达式图2要点提炼1周期(T)：交变电流完成 所需的时间，用T表示，单位是秒2频率(f)：交变电流在 内完成 的次数，用 表示，单位是赫兹，符号是 .3转速(n)：线圈单位时间(1 s或1 min)转过的圈数，单位是r/s或r/min.4各物理量之间的关系： f，2f，2n(n的单位为r/s)5交流电的表达式e ，其中“t”叫做交变电流的 ，是t0时的相位，叫做交变电流的 6我国电网中交变电流的周期是 ，频率是 Hz.二、峰值和有效值问题设计1图3是通过一个R1 的电阻的电流i随时间变化的曲线这个电流不是恒定电流图3(1)怎样计算1 s内电阻R中产生的热量？(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1 s内产生同样的热，这个电流是多大？2某交流电压瞬时值表达式u6sin (100t) V，把标有“6 V,2 W”的小灯泡接在此电源上会不会被烧坏？把标有6 V的电容器接在此电源上会不会被击穿？要点提炼1峰值：也叫最大值，它是所有瞬时值中的最大值(1)当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em (转轴垂直于磁感线)(2)电容器接在交流电路中，交变电压的最大值不能超过电容器的 值2有效值：让交流与恒定电流分别通过 的电阻，如果在交变电流的 内它们产生的 相等，我们就把这个恒定电流的电流值I、电压值U叫做这个交流电的有效值计算时要注意三同：“相同 ”上、“一个周期”内、产生“相同 ”3正弦式交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um的关系：I，U.注意：非正弦式交变电流的有效值只能根据电流的 计算. 4有效值的应用(1)计算与电流热效应有关的量(如功率、热量)要用 值(2)交流电表的测量值，电气设备标注的额定电压、额定电流以及通常提到的交流电的数值都指 值5平均值的应用计算通过导体某一截面的电荷量时，只能用交变电流的平均值，即qttn.一、对描述交变电流物理量的认识例1 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图4所示，由图可知( )图4A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并联在该电压两端的电压表指针不停摆动二、正弦式交变电流有效值的计算例2 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图5甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 ，外接一只电阻为95.0 的灯泡，如图乙所示，则 ( )图5A电压表错误！未找到引用源。的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J三、非正弦式交变电流有效值的计算例3 如图6所示是一交变电流随时间变化的图象，求此交变电流的有效值图6四、峰值、有效值、瞬时值、平均值的区别应用例4 在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线圈绕垂直磁感线的轴匀速转动，已知线圈的匝数为n100匝，边长为20 cm，电阻为10 ，转动频率f50 Hz，磁场的磁感应强度为0.5 T，求：(1)外力驱动线圈转动的功率(2)转至线圈平面与中性面的夹角为30时，线圈产生的感应电动势及感应电流的大小(3)线圈由中性面转至与中性面成30夹角的过程中，通过线圈横截面的电荷量描述交变电流的物理量1(对描述交变电流物理量的认识)如图7是某种正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的 ( )图7A周期是0.01 sB最大值是220 VC有效值是220 VD表达式为u220sin (100t) V2(正弦式交变电流有效值的计算)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T.从中性面开始计时，当tT时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 V，则此交变电流的有效值为( )A2 V B2 VC. V D. V3.(非正弦式交变电流有效值的计算)通过一阻值R100 的电阻的交变电流如图8所示，其周期为1 s电阻两端电压的有效值为 ( )图8A12 V B4 V C15 V D8 V4(峰值、有效值、瞬时值、平均值的区别应用)交流发电机线圈电阻r1 ，用电器电阻R9 ，电压表示数为9 V，如图9所示，那么该交流发电机( )图9A电动势的峰值为10 VB电动势的有效值为9 VC交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 VD交流发电机线圈自中性面转过90的过程中的平均感应电动势为 V题组一 对描述交变电流物理量的认识1下列提到的交流电，不是指有效值的是( )A交流电压表的读数B保险丝熔断电流C电容器击穿电压D220 V交流电压2以下说法正确的是 ( )A交变电流的有效值就是它的平均值B任何交变电流的有效值都是它最大值的C如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为D以上说法均不正确3下列关于交变电流的说法正确的是 ( )A若交变电流的峰值为5 A，则它的最小值为5 AB用交流电流表测交变电流时，指针来回摆动C我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz，故电流方向每秒改变100次D正弦交变电流i20sin (10t) A的峰值为20 A，频率为100 Hz题组二 正弦式交变电流有效值的计算4.在图1所示电路中，A是熔断电流I02 A的保险丝，电阻可不计，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1A110 B110 C220 D220 5把U010 V的直流电压加在阻值为R的电阻上，其发热功率跟另一个正弦交变电压加在阻值为上的电功率相同，则这个交变电流的电压的峰值为 ( )A10 V B10 V C20 V D20 V6电阻R1、R2与交流电源按照如图2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变化的情况如图乙所示则( )图2A通过R1的电流的有效值是1.2 ABR1两端的电压有效值是6 VC通过R2的电流的最大值是1.2 ADR2两端的电压最大值是6 V7如图3甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是 ( )图3A电流表的示数为10 AB线圈转动的角速度为50 rad/sC0.01 s时线圈平面与磁场方向平行D0.02 s时电阻R中电流的方向自右向左题组三 非正弦式交变电流有效值的计算8阻值为1 的电阻上通以交变电流，其it关系如图4所示，则在01 s内电阻上产生的热量为 ( )图4A1 J B1.5 J C2 J D2.8 J9某一交变电流的电压波形如图5所示，求这一交变电流的电压的有效值U.图5题组四 瞬时值、峰值、有效值、平均值的区别应用10矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )A. B. C2 D11.如图