河南省焦作市沁阳一中高中物理 第五章第二节 描述交流的物理量练习 新人教版选修32(1).doc

河南省焦作市沁阳一中高中物理 第五章第二节 描述交流的物理量练习 新人教版选修3-21. 瞬时电动势：e=emsint瞬时电流：i=imsint瞬时电压：u=umsint其中em=nbs可以用图象法描述。如图所示：2. 表征正弦交变电流的物理量：（1）表征交变电流的几个物理量：周期和频率、峰值和有效值。（2）交变电流的周期与频率的关系：t=。（3）正弦式交变电流最大值与有效值的关系：i=，u=。3.在交流电一章中涉及的概念特别多，特别是正弦式交流电的瞬时值、最大值、平均值、有效值简称交流电的“四值”，学生往往对该“四值”张冠李戴，其原因就是对之理解不深刻所造成的，为加深读者对该“四值”的理解并能正确应用，本文对交流电的“四值”略作剖析，供读者分享。一、 正弦式交流电的瞬时值1、 表达式： ， 2、 用途：a、可以通过表达式获得任意时刻的电动势和电流值； b、可求某种用电器能够正常工作的时间。例题1、频率为50hz的交变电流，电压v，把它加在激发电压，熄灭电压均为50v的霓红灯的两端，求在半个周期内霓虹灯发光的时间。解：因为 所以电压的瞬时值表达式为依据题意可知：当加在霓红灯两端的电压大于或等于50v时，霓虹灯就发光，即：且 解此不等式组得：故半个周期内霓虹灯发光的时间为二、正弦式交流电的最大值1、 表达式：，2、 用途：电器元件(如电容)的击穿电压(耐压值)指的是最大值。三、正弦式交流电的平均值1、 表达式：，2、 用途：a、求某一过程流过电路的电量； b、用于表示安培力或平均安培力，如表示安培力在某段时间内的冲量，进而可用动量定理处理一些运动学问题。例2、如图1所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直圆平面的匀强磁场，磁感应强度为b，一根长度大于2r的导线mn以速度v在圆环上无摩擦地从左端匀速滑动到右端，电路中的固定电阻为r，其余电阻不计试求mn从圆环的左端滑到右端的过程中通过电阻r上的电量解：根据法拉第电磁感应定律可求 平均感应电动势，平均感应电流，则通过电阻r的电量q四、正弦交流电的有效值1、 表达式：，2、 用途：a、一切涉及能量的如热量、功、电功率、热功率、能等都应用有效值进行计算； b、保险丝熔断电流为有效值； c、电路中各种交流电表所指示的示数均为有效值；d、各种交流电器上所标的额定电压,电流均指有效值；e、一般所说交流电的值,均为有效值。3、 非正弦交流电的有效值计算方法依据有效值定义：三同时，直流电电压（电流）叫做交流电电压（电流）的有效值。例3、如图表示一交流电随时间而变化的图象此交流电流的有效值是： （a） a （b）5a （c）a （d）3.5a解：图中所给的交流电流不是 正弦交流电因此这交流电的有效值需根据有效值的定义确定设某一导体的电阻为r，让此交流电通过该电阻在前半个周期该电流生的热为 这样在一个周期内比电流通过电阻r生的热为根据有效值的规定，让一直流电流通过该电阻，经时间t若生的热与交流电生的热相同，则该直流电电流的数值为交流电的有效值所以有关系式解得： a所以选项b正确例4、如图表示一交流随时间变化的图像，求此交流的有效值解：此题所给交流正负半周的最大值不相同，许多同学对交流电有效值的意义理解不深，只知道机械地套用正弦交流电的最大值是有效值的 倍的关系，直接得出有效值，而对此题由于正负半周最大值不同，就无从下手应该注意到在一个周期内前半周期和后半周期的有效值是可求的，再根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相同，从焦耳定律求得即： 解得： a综合练习：如图所示，边长为a的单匝正方形线圈在磁感强度为b的匀强磁场中，以oo边为轴匀速转动，角速度为，转轴与磁场方向垂直，线圈电阻为r，求： （1）线圈从图示位置转过的过程中产生的热量q。 （2）线圈从图示位置转过的过程中通过线圈某截面的电量q。 讲析：线圈中产生的热量需要从转动过程中交流电的有效值考虑；通过线圈截面的电量需从交流电的平均值考虑。 （1）线圈转动中感应电动势的峰值，感应电流的有效值为 线圈转过的时间，所以在转动过程中产生的热量为 （2）线圈转过过程中的感应电动势和感应电流的平均值分别为 所以，在转动过程中流过导体截面的电量为 巩固练习1.下面关于交流电的说法中正确的是( )a.交流电器设备上所标的电压和电流值是交流的峰值b.用交流电流表和电压表测定的读数值是交流的瞬时值c.给定的交流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值d.跟交流有相同的热效应的直流的数值是交流的有效值2.关于交流电的有效值和最大值，下列说法正确的是( )a.任何形式的交流电压的有效值都是uum的关系b.只有正弦交流电才具有uum的关系c.照明电压220 v，动力电压380v指的都是有效值d.交流电压表和电流表测量的是交流电的最大值3.我国工农业生产和生活用的交流电，电流方向每秒钟改变100次，则其频率是_hz，周期是_s.其电动势的瞬时值表达式为 图18234.在图1823所示电路中，已知交流电源电压u=200sin(100t) v，电阻r=100 .则电流表和电压表的读数分别为( )a.1.41 a，200 v b.1.41 a，141 v c.2 a，200 vd.2 a，141 v5.一个接在某直流电源上的电热器所消耗的电功率为p1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的交流电源上，该电热器所消耗的电功率为p2，则p1p2为( )a.21 b.12 c.11 d.16.把电热器接到110 v的直流电源上，每秒产生的热量为q，现把它接到交流电源上，每秒产生的热量为2q，则交流电压的最大值是( )a