1、瞬时值:它是反映不同时刻交流电的大小和方向,正弦交流瞬时值表达式为:,.应当注意必须从中性面开始。
生活中用的市电电压为220V,其最大值为220V=311V(有时写为310V),频率为50HZ,所以其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV。
[例1]有一正弦交流电源,电压有效值U=120V,频率为f=50Hz向一霓虹灯供电,若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=60V,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?
解析:由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得:Um=120V
设t=0时交流电的瞬时电压U=0则交流电的瞬时表达式为
U=120sin100t V
如图所示,画出一个周期内交流电的U-t图象,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=60V时,由上式得t1=1/600s,再由对称性求得一个周期内能发光的时间:t=T-4t1=
再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为:t=
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1/300s(如图t2时刻到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1/16s为远大于1/300s,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。
3.正弦交流电的图象
矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动,线圈里产生正弦交流电.当线圈从中性面开始转动,在一个周期中:在t(0,T/4)时间内,线圈中感应电动势从0达到最大值Em.在t (T/4,T/2)时间内,线圈中感应电动势从最大值Em减小到0.在t (T/2,3T/4)时间内,线圈中感应电动势从0增加到负的最大值-Em.在t (3T/4,T)时间内,线圈中感应电动势的值从负的最大值-Em减小到0.
电路中的感应电流、路端电压与感应电动势的变化规律相同,如图所示.
2.中性面
当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时,各边都不切割磁感线,线圈中没有感应电流,这个特定位置叫做中性面.
应注意:①中性面在垂直于磁场位置.②线圈通过中性面时,穿过线圈的磁通量最大.③线圈平面通过中性面时感应电动势为零.④线圈平面每转过中性面时,线圈中感应电流方向改变一次,转动一周线圈两次通过中性面,故一周里线圈中电流方向改变两次.
1. 正弦交流电的产生
当闭合矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴线做匀角速转动时,闭合线圈中就有交流电产生.如图所示.
设矩形线圈abcd以角速度ω绕oo' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动.此时,线圈都不切割磁感线,线圈中感应电动势等于零.经过时间t线圈转过ωt角,这时ab边的线速度v方向跟磁感线方向夹角等于ωt ,设ab边的长度为l,bd边的长度为l',线圈中感应电动势为
当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时,线圈转过T/4时间,ωt=π/2,ab边和cd边都垂直切割磁感线,sinωt =1,线圈中感应电动势最大,用Em来表示,Em=BSω.则e =Emsinωt
由上式知,在匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴做匀角速转动的线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的.
根据闭合电路欧姆定律:,令,则
i=Imsinωt
路端电压u=iR=ImRsinωt,令Um=ImR,则
u=Umsinωt
如果线圈从如图所示位置开始转动,电路中感应电动势、感应电流和路端电压将按余弦规律变化
e=Emcosωt i=Imcosωt u=Umcosωt
38.在渔船上安装“风光互补发电”装置,利用太阳能电池板和风力发电机发电,以节省燃油,在舟山渔区成为现实。舟山市将在1000艘渔船上安装“风光互补发电”装置。“风光互补发电”装置由风力发电机、太阳能电池板、充电器、蓄电池等组成,太阳能电池板、风力发电机的设计寿命为20年,蓄电池约4年更换一次,项目价格如下表:
项目 |
风力发电机 |
太阳能电池板 |
充电器 |
蓄电池 |
安装费 |
价格(约) |
5000元 |
4000元 |
1000元 |
2000元 |
2000元 |
(1)“风光互补发电”装置中的风力发电机是根据 ▲ 的原理来工作的;
(2)渔船通讯、导航及照明用电原来是通过燃烧柴油发电提供的,如果柴油中碳元素的质量占柴油质量的84%,且完全燃烧时全部碳元素均转化为二氧化碳,则完全燃烧1千克柴油将释放 ▲ 千克二氧化碳;
(3)“风光互补发电”装置的发电功率为500瓦,正常工作1小时可产生多少电能?如图是不同发电方式的
CO2排放量,若在1000艘渔船上安装这套“风光互补发电”装置,则与燃油发电相比,一天(正常发电8小时)至少减少CO2排放多少千克?
(4)某同学想在自己家的屋顶上安装这套“风光互补发电”装置,若该装置平均每天正常工作8小时,目前 电费价格约为0.54元/千瓦时,请你帮他通过计算决定是否安装这套装置。
37.下表是国家对“饮酒驾车”和“醉酒驾车”的界定标准:
饮酒驾车 |
20毫克/100毫升≤血液中的酒精含量<80毫克/100毫升 |
醉酒驾车 |
血液中的酒精含量≥80毫克/100毫升 |
白酒、红酒和啤酒中均含有乙醇(俗称酒精,化学式为C2H5OH),饮酒后酒精可进入人体血液中。请回答下列问题:
(1)乙醇(C2H5OH)中碳、氢、氧元素的质量比是C﹕H﹕O= ▲ ;
(2)饮酒会使人的 ▲ 系统过度兴奋或麻痹抑制,容易引发交通事故。某人饮酒后驾车,被交警发现,经测定其每100毫升血液中酒精含量为93毫克,属于 ▲ 驾车;
(3)在治理酒后驾车中,酒精检测仪发挥了重要作用。如图甲是酒精检测仪,图乙是检测仪的简化电路图,R0为定值电阻,R为气敏电阻,该电阻阻值与酒精气体含量的关系如图丙,如果图乙中电流表示数越大,说明司机吹出的气体中酒精含量就 ▲ 。
36.构建知识网络是一种重要的学习方法。图为某同学绘制的铁的化学性质网络示意图。请分析回答下列问题:
(1)反应①中可用 ▲ (填化学式)作还原剂;
(2)反应②导致每年有大量的钢铁锈蚀,为阻止该反应的发生,人们常采用在钢铁表面涂刷油漆或镀上其它金属等方法。这两种方法的共同原理是阻止钢铁与 ▲ 接触;
(3)早在西汉时期,我国劳动人民就利用铁与硫酸铜溶液反应制取铜,称为“湿法炼铜”,即反应③,若用该方法制得铜16千克,理论上需要溶质质量分数为10%的硫酸铜溶液多少千克?
35.在一个湖泊中发现了5种不同的生物,分别是鱼、虾、河蚌、小球藻和水蚤,并对它们的食物关系进行分析,结果如下表:
生物种类 |
鱼 |
河蚌 |
小球藻 |
虾 |
水蚤 |
食物 |
虾 |
水蚤、小球藻 |
/ |
水蚤 |
小球藻 |
(1)观察表格中的信息可知,在这些生物中,生产者是 ▲ ;
(2)根据上表的食物关系,写出最长的一条食物链 ▲ 。
34.实验设计的严密性、操作的规范性等都很重要,每一个环节都会影响实验结果。
(1)两容器中分别盛有等质量的酒精和水,室温下放置几天后,两者的质量都明显减少,且酒精减少得更多,如图甲所示。某同学由此得出“酒精比水蒸发得更快”的结论。但是另一位同学认为不能得出该结论,其理由是实验中没有控制 ▲ 相同,因此无法比较蒸发快慢;
(2)如图乙所示,研究“土壤中是否有其他有机物”的实验时,用天平称取刚挖出的土壤50克,并放在细密的铁丝网上,用酒精灯加热。一段时间后停止加热,待土壤冷却后称得其质量为45.2克,实验过程中土壤没有通过铁丝网流失,则说明土壤中含有的有机物质量为4.8克。某同学认为没有用 ▲ 做实验,因此得不出有机物质量为4.8克的结论;
(3)在“证明植物进行呼吸”的实验时,取一大口塑料瓶,装入豆芽,盖紧瓶盖,在暗处放置一个晚上,然后打开瓶盖,将点燃的蜡烛放人瓶内,蜡烛立刻熄灭。甲同学由此得出“塑料瓶内的O2减少了”,乙同学则由此得出“塑料瓶内的CO2增多了”,你认为 ▲ 同学的结论更合理。
33.水果含有果酸。如图所示在水果中插入两片不同金属制成的极板,就组成了一个水果电池。某科学兴趣小组对影响水果电池电压大小的因素进行了实验研究。
(1)在水果中插入不同金属制成的极板,并保持两块极板之间的距离、极板与水果的接触面积不变,用电压表直接测量两块极板之间的电压,结果如下表:
|
铁--锌 |
铁--铜 |
铜--锌 |
苹果 |
0.55伏 |
0.60伏 |
0.95伏 |
梨 |
0.40伏 |
0.50伏 |
0.90伏 |
菠萝 |
0. 50伏 |
0.55伏 |
1.00伏 |
橙 |
0.70伏 |
0.78伏 |
1.05伏 |
①在答题卷上画出这个实验的电路图;
②分析实验数据可以得出:在上述条件下,从金属活动性顺序看,所选用的两块极板材料之间的 ▲ 越大,水果电池的电压越大;并且水果电池的电压还与 ▲ 有关;
(2)若该小组的同学选用一只橙子并用铜一锌做极板,研究水果电池的电压跟极板与水果的接触面积之间的关系时,应控制 ▲ 不变;
(3)关于影响水果电池电压大小的因素,你还可以研究的问题是 ▲ 。(写出一个)
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