人教版选修一生物《第三章 第二节 月季的花药培养》课件（共7套
表征交变电流的物理量同步测试
一、选择题(每题5分，共50分)
1.A由交流电动势瞬时值表达式e=10sin4πt(V)，可知
A.此交流电的频率是4π(Hz)
B.此交流电的周期是0.5s
C.当t=0.5s时，此交流电动势有最大值
D.当t=0时，产生此交流电的线圈平面与中性面重合
2.A下面关于交变电流的说法中正确的是
A.交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的最大值
B.用交流电表测定的读数值是交流电的瞬时值
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.跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值
3.A在相同的时间内，某正弦交流电通过一阻值为100omega的电阻产生的热量，与一电流强度为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则
A.此交流电的电流的有效值为3A，最大值为3A
B.此交流电的电流的有效值为3A，最大值为6A
C.电阻两端的交流电压的有效值为300V，最大值为300V
D.电阻两端的交流电压的有效值为300V，最大值为600V
4.A一只低压教学电源输出的交变电压瞬时值U=10sin314t(V)，关于该电源的规格和使用，以下说法正确的是
A.这只电源可以使"10V2W"的灯泡正常发光
B.这只电源的交变电压的周期是314s
C.这只电源在t=0.01s时电压达到最大值
D.“10V2μF”电容器不能接在这只电源上
5.A一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率为P，当接到电压U=10sinωt(V)的交流电源上，它的发热功率是
A.0.25P B.0.5P C.P D.2P
6.A在如图所示电路中，已知交流电源电压U=200sin(100πt)V，电阻R=100omega.则电流表和电压表的读数分别为
A.1.41A，200V B.1.41A，141V
C.2A，200V D.2A，141V
7.B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P1：P2为
A.2：1 B.1：2 C.1：1 D.1：
8.B把电热器接到110V的直流电源上，每秒产生的热量为Q，现把它接到交流电源E，每秒产生的热量为2Q，则交流电压的最大值是
A.110v B.220V
C.220V D.110V
9.B右图表示一交变电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是
A.5A B. 5A
C.A D.3.5A
10.B正弦交流电压U=50sin314t(V)，加在一氖管两端，已知当氖管两端的电压达到25v时才开始发光，则此氖管在一个周期内发光的总时间为
A.0.02 B.0.0025s C.0.01s D.0.005s
二、填空题(每空3分，共18分)
11.B如图所示为某正弦交变电流的图象，其最大值为________，周期为________，线圈转动的角速度为________，电流的瞬时值表达式为________
12.B将一电热器接在10V直流电源上，在时间t内可将一壶水烧开.现将电热器接到一个U=10sinωt(V)的交变电源上，煮开同一壶水需时间________；若接到另一交流电源上，需要时间为t／3，那么这个交流电源最大值为________.
三、计算题(13题10分，14题、15题各11分，共32分)
13.B某电路两端交流电压u=Usin100πt(V)，在t=0.005s时刻，电压u值为10V.求接在此电路两端的电压表示数.如将阻值为R的电阻接在此交流电压上时功率为P；而改接在电压为U0的直流电压上时功率为P／2，求U0值.
14.B一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动.线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化，如图所示.发电机内阻r=5.0omega，外电阻R=95omega，.已知感应电动势的最大值Em=nφmω，其中φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路的交流电流表(内阻不计)的读数.
15.C发电机转子是匝数n=100，边长L=20cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad／s)的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1omega，外电路电阻R=99omega.试求：
(1)写出交变电流瞬时值表达式；
(2)外电阻上消耗的功率；
(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少?
参考答案
1．BD 2．CD 3．AC 4．AD 5．B 6．B 7．B 8．B 9．B 10．C
11．20A，0.02s，314rad／s，i=20sin314t(A) 12．2t10(V)
13．解：根据u=Umsin100πt，代人t=0.005s时的电压值，10=Umsin0.5π得Um=10V
而交流电压表的示数反映的是有效值
故U==7.07V
由功率关系P=和得
所求直流电压的值U0=U==5V
14．解：由题中可知感应电动势的最大值：
Em=nωφm①
设线圈在磁场中转动的周期为T，则有
ω=②
根据欧姆定律，电路中电流的最大值为
Im=③
设交流电流表的读数为I，它是有效值，则
I=④
由题中的φ-t图线可读出：
φm=1.0×10-2WbT=3.14×10-2s
解以上各式，并代人数据得I=1.4A
15．解：(1)电动势的最大值：Em=nBωL2=200π=628(V)
根据闭合电路欧姆定律得
Im==6.28A
故交变电流瞬时值表达式：i=6.28sin100πt
(2)电流的有效值I=
由P=I2R得外电阻上的消耗功率：
P=()2R=1.95×103W
(3)从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由E=n得
平均电流：=nB2L2／2(R+r)·Δt
通过外电阻的电荷量：q=·Δt=5×10-3C
课件24张PPT。高中物理新人教版 选修３-２系列课件5.2 描述交变电流的物理量复习回顾(一)交变电流： 大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。 其中按正弦规律变化的交流电叫
正弦交流电。 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生正弦交流电。 跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。这一位置穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势。1、产生：2、中性面：(二)正弦交流电的产生及变化规律 3、规律： 瞬时值表达式：从中性面开始计时电压:电动势:在纯电阻电路中:电流:(1)用公式描述:最大值（峰值）： Em 、Ｉm 、 Um瞬时值： e 、i 、u(2)用图象描述:一、周期和频率1、周期：
交变电流完成一次周期性变化所需的时间。 角频率：
线圈在磁场中转动的角速度 2、频率：
交变电流一秒内完成周期性变化的次数。物理意义：表示交流电变化的快慢3、关系：一个周期内电流方向改变两次。 1、我国生产和生活用交流电的周期T=_____s，频率f= ____Hz，角速度ω=_____rad/s，在1s内电流的方向变化____次。0.0250100π100课堂练习2、某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 ( )A．400V, 0.02s
B．200V, 0.02s
C．400V, 0.08s
D．200V, 0.08sB 3、如图示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。 Im＝20Aω＝100πrad/s.电流的瞬时表达式为i＝20sin100πt (A)T＝0.02s什么是交变电流的峰值（Em，Im，Um）？ 0.020.01二、峰值和有效值1、峰值：电流或电压所能达到的最大值。电容器的耐压值2、瞬时值： e 、i 、u由于交变电流的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间变化，在实际中我们常常不研究它的瞬时效果，而是只要知道交变电流在某段时间内的平均效果就可以了。那么我们怎样来衡量交变电流的平均效果呢？ 请看下面的思考与讨论3.有效值 定义： 根据电流的热效应来规定，让交流与直流分别通过相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。4.正弦交流电的有效值与最大值的关系：E、U、I二、峰值和有效值说明：A、以上关系式只适用于正弦或余弦交
流电；B、交流用电器的额定电压和额定电流
指的是有效值； C、交流电流表和交流电压表的读数是
有效值D、对于交流电若没有特殊说明的均指
有效值平均值：2、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。注意：峰值（最大值）、有效值、
平均值在应用上的区别。 1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 4、某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_____Hz。若将该电压加在10uF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于______V；若将该电压加在一阻值为1KΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，该电路中保险丝的额定电流不能低于______A。200－20020.25200u/vt/s课堂练习5、图中两交变电流通过相同的电阻R。求：
（1）分别写出它们的有效值、周期和频率。（2）计算它们在R上产生的功率之比。（2）P甲:P乙＝I12R:I22R＝（I1／I2）2＝1:2 6.如图表示一交流的电流随时间变化的图像,求该电流的有效值。 小结3、最大值（峰值）： Em Um Ｉm 4、瞬时值： u i e1、周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。2、频率：一秒内完成周期性变化的次数。5、有效值： E U I （1）定义： 根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。 B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 再见
1.有一交变电流如图1所示，则由此图像可知( )
A．它的周期是0.8 s
B．它的峰值是4 A
C．它的有效值是2 A
D．它的频率是0.8 Hz 图1
解析：由图像可读得其周期T＝0.8 s，频率f＝＝1.25 Hz，故A对，D错；又可由图像读得Im＝4 A，故B对；因为电流为非正弦式电流，故有效值I≠＝2 A，C错。
答案：AB
2．一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t＝T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( )
A．2 V B．2 V
C. V D. V
解析：先用代入法求出感应电动势的最大值：由e＝Emsin ωt得2 V＝Emsin(×)，由此得Em＝4 V，因此有效值为2 V。选项A正确。
答案：A
3．如图2所示的甲、乙两图分别表示两个交流电压，比较这两个交变电压，它们具有共同的( )
图2
A．有效值 B．频率
C．最大值 D．均不一样
解析：由图像可知，两个交变电压最大值均为2 V，周期均为0.4 s，可知B、C正确。题图甲中电压有效值U甲＝，题图乙中电压有效值U乙＝Um，故A错。
答案：BC
4．某交变电流的电压为u＝6sin 314t V，则下列说法错误的是( )
A．用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 s
B．把耐压值为6 V的电容器接在此电源上会被击穿
C．此电压最大值为6 V
D．t＝ s时，交流电压的瞬时值为3 V
解析：由公式u＝6sin 314t 知，ω＝314 rad/s，故周期T＝＝0.02 s，A正确。耐压值6 V＜最大值6 V，故电容会被击穿，B正确。当t＝ s时，u＝6sin V＝6× V＝3 V，故D错，C正确。
答案：D
5.如图3所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度ω匀速转动。t＝0时刻线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则( )
A．t＝0时刻线圈中的感应电动势为零
B．1 s内电路中的电流方向改变次
C．滑片P向下滑动时，电压表的读数不变
D．滑片P向下滑动时，电流表的读数不变 图3
解析：如题图所示位置，t＝0，线圈的感应电动势为零，A正确；由T＝，得f＝，故1 s内电路中电流方向改变的次数为2f＝，B正确；由电压表的示数U＝·R＝可知，滑片P向下滑动，电阻R增大，电压表示数U增大，而电表数示数I＝变小，C、D均错误。
答案：AB
6．将阻值为5 Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，电源的电动势随时间变化的规律如图4所示。下列说法正确的是( )
图4
A．电路中交变电流的频率为0.25 Hz
B．通过电阻的电流为 A
C．电阻消耗的电功率为2.5 W
D．用交流电压表测得电阻两端的电压为5 V
解析：由题图可知，该交变电流的周期为T＝4×10－2 s，故频率为f＝＝25 Hz；通过电阻的电流最大值为Im＝＝1 A，有效值I＝＝0.707 A，电阻消耗的电功率为P＝I2R＝2.5 W。交流电压表测得的应为电阻两端的有效电压U＝IR＝ V＝3.5 V。
答案：C
7．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图5甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，则外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图5乙所示，则( )
图5
A．电压表V的示数为220 V
B．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 W
D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
解析：由电动势的图像知，其最大值为220 V，故有效值为220 V，电压表测量灯泡两端电压U＝209 V，A错；交流电的周期T＝0.02 s，方向每秒改变100次，B错；灯泡消耗的功率P＝I2R＝()2×95 W＝459.8 W，C错；发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热Q＝I2rt＝()2×5×1 J＝24.2 J，D对。
答案：D
8.如图6所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像，当调整线圈转速后，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的说法中正确的是( )
A．在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零 图6
B．线圈先后两次转速之比为3∶2
C．交流a的有效值为5 V
D．交流b的最大值为5 V
解析：在题图中t＝0时刻感应电动势均为零，所以该时刻穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，选项A错误；先后两次的周期之比为2∶3，频率之比为3∶2，转速之比为3∶2，选项B正确；由图可知交流a的最大值为10 V，所以a的有效值为 V＝5 V，选项C正确；交流a的电动势的最大值为Em1＝nBSω1＝10 V，交流b的电动势的最大值为Em2＝nBSω2，又ω1∶ω2＝3∶2，所以Em2＝ V，选项D错误。
答案：BC
9.如图7所示的电流i通过一个R＝1 Ω的电阻，它不是恒定电流。
图7
(1)计算通电1 s内电阻R中产生的热量？
(2)计算该交流电的有效值。
解析：(1)电流i在1 s内产生的热量Q＝2IRt1＋2IRt2＝2×12×1×0.2 J＋2×22×1×0.3 J＝2.8 J
(2)由I2Rt＝Q得电流I＝＝ A＝1.67 A，即该交变电流的有效值为1.67 A。
答案：(1)2.8 J (2)1.67 A
10．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n＝100匝，边长为20 cm，电阻为10 Ω，转动频率f＝50 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)在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。
解析：(1)线圈中交变电动势的最大值
Em＝nBSω＝100×0.5×(0.2)2×2π×50 V≈628 V。
交变电动势的有效值E＝＝314 V。
外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等。
即P外＝＝ W≈1.97×104 W。
(2)线圈转到与中性面成30°角时，其电动势的瞬时值e＝Emsin 30°＝314 V，
交变电流的瞬时值i＝＝ A＝31.4 A。
(3)在线圈从中性面转过30°角的过程中，线圈中的平均感应电动势＝n，平均感应电流＝＝n，通过导体横截面的电荷量为q，
则q＝Δt＝n＝
＝ C≈0.027 C。
答案：(1)1.97×104 W (2)314 V 31.4 A (3)0.027 C
1.(对应要点一)如图5－2－5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 图5－2－5
D．表达式为u＝220sin 100πt(V)
解析：由交变电流的图像知，周期是0.02 s，A项错；最大值是311 V，B项正确；有效值是220 V，C项正确；瞬时值表达式为u＝311 sin 100πt(V)，D项错误。
答案：BC
2．(对应要点一)(2012·北京高考)一个小型电热器若接在输出电压为10 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
解析：根据P＝，对直流电有：P＝，对交流电有：＝，解得：U′＝ V，故交流电源输出电压的最大值为Um′＝U′＝10 V，C正确。
答案：C
3．(对应要点二)单匝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，平均感应电动势和感应电动势的有效值之比为( )
A．1 B.
C. D．无法求解
解析：＝＝＝＝Em, 而有效值E＝，因此＝＝，选项C正确。
答案：C
4.(对应要点二)交流发电机线圈电阻r＝1 Ω，用电器电阻R＝9 Ω，电压表示数为9 V，如图5－2－6所示，那么该交流发电机( )
A．电动势的峰值为10 V
B．电动势的有效值为9 V
C．交流发电机线圈通过中性面时电动势的瞬时值为10 V 图5－2－6
D．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
解析：电压表示数等于路端电压，电路中的电流为I＝＝ A＝1 A，所以电动势的有效值为：E＝I(R＋r)＝1×(1＋9) V＝10 V，所以电动势的最大值为Em＝E＝10 V，故选项A、B错；线圈通过中性面时Φ最大，但＝0，故e＝0，选项C错；线圈从中性面转过90°过程中，ΔΦ＝BS，Δt＝＝，所以＝n＝，由于Em＝nBSω，所以＝＝ V，选项D对。
答案：D
