单选题
40、已知正弦交流电压u=220sin(314t-30°)则其角频率为()。( )
A
30
B
220
C
50
D
100π
答案解析
正确答案:D
解析:
本题考查正弦交流电的基本参数识别,核心是理解正弦量表达式中各物理量的对应关系。
正弦交流电压的一般表达式为:
u(t) = Uₘ sin(ωt + φ)
其中:
- Uₘ 为电压最大值(幅值),单位:伏特(V);
- ω 为角频率(也称圆频率),单位:弧度每秒(rad/s);
- t 为时间,单位:秒(s);
- φ 为初相位,单位:度(°)或弧度(rad)。
题干给出:u = 220 sin(314t − 30°)
对照标准形式:
- 幅值 Uₘ = 220 V → 对应选项 B(220),但题目问的是角频率,故B错误;
- 系数 314 即为 ω,即角频率 ω = 314 rad/s;
- 初相位 φ = −30° → 对应选项 A(30),但A仅为数值且无单位,且符号与相位不符,更关键的是题目明确问角频率,故A错误;
- 频率 f 与角频率的关系为:ω = 2πf。若 ω = 314,则 f = ω / (2π) ≈ 314 / 6.2832 ≈ 50 Hz,即工频,故选项 C(50)是频率 f,而非角频率 ω,因此C错误;
- 注意:314 是 100π 的近似值(∵ 100 × π ≈ 100 × 3.1416 = 314.16),工程中常取 π ≈ 3.14,故 100π ≈ 314。因此,314 rad/s 精确表示为 100π rad/s。选项 D 写为“100π”,是角频率的准确数学表达,符合定义和单位要求。
综上:
- 角频率 ω 是正弦函数中时间 t 的系数,即 314 rad/s;
- 314 = 100π(精确恒等,因 π 是无理数,但100π是其标准解析表达);
- 故正确答案为 D:100π。
其他选项辨析:
A(30):是初相位的绝对值,且单位缺失,非角频率;
B(220):是电压幅值,非角频率;
C(50):是频率 f(单位Hz),不是角频率 ω(单位rad/s);角频率与频率满足 ω = 2πf = 2π×50 = 100π,故C混淆了f与ω。
核心知识点:
- 正弦量三要素:幅值、角频率、初相位;
- 角频率 ω = 2πf = 2π/T,反映变化快慢,单位 rad/s;
- 工频交流电(我国标准):f = 50 Hz ⇒ ω = 100π rad/s ≈ 314 rad/s。
相关知识点:
正弦交流电压角频率求法
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