1、2013-2014学年高中物理创新设计规范练习描述正弦交流电的物理量（带解析） 选择题 在如图所示的电路中， A是熔断电流 I0 2 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 e 220 sin(314t )V.为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于 ( ) A 110 B 110 C 220 D 220 答案： B 试题分析：该交流电的有效电压值为 ，电路中的最大电流不能超过2A，所以根据欧姆定律可得电阻最小为 .B正确 ACD错误 故选 B 考点：考查了交流电有效值和最大值的计算 点评：关键是知道保险丝的熔断电流为交流电的有效值 电阻
2、R1、 R2与交流电源按照如图甲所示方式连接， R1 10 ， R2 20 .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 ( ) A通过 R1的电流有效值是 0.6 A B R1两端的电压有效值是 6 V C通过 R2的电流最大值是 1.2 A D R2两端的电压最大值是 6 V 答案： AB 试题分析：由 i-t图可知，电流的最大值 A，所以有效值 0.6 A因 与 串联，则 ，故 A、 B正确； I2m Im 0.6 A， V，故 C、 D错 故选 AB 考点：；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率 点评：本题结合电阻的串联考查了交流的最大值和有效值
3、关系，属于基础题目，平时要加强基础知识的训练 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 t 0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 3 2 C交流电 a的电动势的有效值为 5 V D交流电 b的电动势的最大值为 5 V 答案： BC 试题分析：由图像可知， t 0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
4、后两次转动的周期之比为 0.4 0.6 2 3，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 ，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 V，选项 C正 确；由， 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 故选 BC 考点：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率 点评：本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，同时要掌握住交变电流的产生的过程 正弦交变电源与电阻 R、交流电压表按照图甲中所示的方法连接， R 10 ，交流电压表的示数是 10 V图乙是交变电源输出电压 u随时间 t变化的图像，则 ( )
5、 甲 乙 A通过 R的电流 iR随时间 t变化的规律是 iR cos 100t(A) B通过 R的电流 iR随时间 t变化的规律是 iR cos 50t(A) C R两端的电压 uR随时间 t变化的规律是 uR cos 100t(V) D R两端的电压 uR随时间 t变化的规律是 uR cos 50t(V) 答案： A 试题分析：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 V，由题图乙可得 ， rad/s，所以 ，由闭合电路欧姆定律得 ，所以 A选项正确 故选 A 考点：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率 点评：本题考查了交流电的描述，要明确交流电正余弦两种描述方法，以及公
6、式中各个 物理量的含义 一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知 ( ) A该交流电的电压的有效值为 100 V B该交流电的频率为 25 Hz C该交流电压瞬时值的表达式为 u 100sin(25t) V D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 答案： BD 试题分析：由图可知此交流电 Um 100 V， 50rad/s，所以电压瞬时值表达式 u 100sin(50t)V， C错误由 25 Hz， B正确由 50 V， A错误由 50 W， D正确 故选 BD 考点：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率 点评：本题考查了有关交流电描述的基础
7、知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式 某小型发电机产生的交变电动势为 e 50 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 Hz C有效值是 25 V D周期是 0.02 s 答案： CD 试题分析：从中性面开始计时，交变电动势的表达式为 ，因 ，所以最大值 ， A错误由 Hz得， B错误有效值 25 V， C正确周期 0.02 s，D项正确 故选 CD 考点：交流的峰值、有效值以及它们的关系 点评：关键是对公式的灵活掌握，基础题，比较简单 一个小型电热器若接在输出电压为 1
8、0 V的直流电源上，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 ( ) A 5 V B 5 V C 10 V D 10 V 答案： C 试题分析：设电热器电阻为 R，正弦交流电源的电压有效值为 ，接 10 V直流电源时， ；接交流电源时， ，联立 得，故最大值 ， C选项正确 故选 C 考点：正弦式电流的最大值和有效值 点评：对于交变电流，求解热量、电功和电功率等与热效应有关的量，都必须用有效值 填空题 如图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. 答案：
9、试题分析：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，选择一个周期的时间 (T 0.4 s)， ， ，解得 考点：考查了交流电有效值的计算 点评：根据有效值的定义求解取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值 一正弦式交变电流的图像如图所示由图可知，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 _ 答案： .02 50 6 3 0 0 试题分析：周期 T和频率
10、 f是描述 交变电流变化快慢的物理量，由图可知，周期 T 0.02 s 故频率 50 Hz 该交变电流的峰值 Im 6 A 故有效值 I 3 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 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 q 0.由平均电流的定义 可知， 0到 0.02 s内的平均电流为 0. 考点：考查了对正弦式电流的图象的理解 点评：本题是交变电流图象，考查基本的读图能力注意只有正弦式电流才有 I 其他交变电流要根据有效值的定义去求有效值 计算题 有两个完全相同的电热
11、器，分别通以如图甲和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 答案： 1 试题分析：交变电流通过纯电阻用电器 R时，其电功率 ， 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 对于乙图所示的正弦交变电流，有效值 I 乙 Im 则 ， ( )2R 所以 P 甲 P 乙 2 1. 考点：考查了交流电有效值的计算 点评：对于交变电流求解热量、热功率、电功等都应用有效值，求解电 量用平均值 交变电流电压表达式为 u 20sin(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 u-t图像 答案：
12、 V 10 V 0.02 s 50 Hz 试题分析：已知交变电流的电压表达式 u Umsin 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 ，求得 T，由 ，求得 f. 据题意，交变电流电压最大值 Um 20 V，有效值 U 10 V，周期 s 0.02 s，频率 50 Hz.画出交变电流的电压随时间变化图像如右图所示 考点：考查了交流电有效值最大值的计算 点评：基础题，关键是对交流电频率，周期，最大值，有效值之间的公式正确掌握 有一正弦交流电源，电压有效值 U 120 V，频率为 f 50 Hz，向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄
13、灭电压均为 U0 60 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？ 答案：每小时亮 40分钟由于熄灭时间只有 s，远小于 s的人眼视觉停留现象，所以眼感觉不到忽明忽暗的现象 试题分析：由正弦交流电的最大 值与有效值 U的关系得 Um 120 V 设 t 0时交流电的瞬时电压 U 0，则交流电的瞬时电压表达式为 U 220sin (100t) V 如图所示，画出一个周期内交流电的 U-t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 U U0 60 V时，由上式得 t1 1/600 s，再由对称性求得一个周期内能发光的时间 t T-4t1 s 再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为 t s 2 400 s 40 min. 很明显，霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间只有 1/300 s(如图t2 t3时刻 )由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约 1/16 s，远大于 1/300 s，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉 考点：考查了交流电有效值和最大值的计算 点评：本题的关键是计算出霓虹灯熄灭时间，然后跟人眼视觉停留时间对比，相对来说比较难些
