2019-2020學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 習(xí)題課 交變電流的產(chǎn)生及描述課件 新人教版選修3-2.ppt

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習(xí)題課 交變電流的產(chǎn)生及描述 探究一 探究二 交變電流的圖象問(wèn)題如圖所示 一個(gè)100匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象 根據(jù)圖象可以得到哪些物理量 要點(diǎn)提示 由題圖得 電動(dòng)勢(shì)最大值Em 200V 周期T 0 02s 探究一 探究二 知識(shí)歸納從圖象獲得的信息正弦式交變電流的圖象是一條正弦曲線 從圖象中可以得到以下信息 3 瞬時(shí)值 每個(gè) 點(diǎn) 表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)值 4 可確定線圈位于中性面的時(shí)刻 也可確定線圈平行于磁感線的時(shí)刻 探究一 探究二 典例剖析 例題1 多選 如圖所示 圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象 當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后 所產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖線b所示 以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式交變電流的說(shuō)法正確的是 A 在圖中t 0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零B 線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3 2C 交變電流a的瞬時(shí)值表達(dá)式為u 10sin 5 t V 探究一 探究二 解析 由題圖可知 t 0時(shí)刻線圈均在中性面 穿過(guò)線圈的磁通量最大 A錯(cuò)誤 由題圖可知Ta Tb 2 3 故na nb 3 2 B正確 由題圖可知 C正確 因 a b 3 2 交變電流最大值Um nBS 故 答案 BCD 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖 其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 線圈的匝數(shù)n 100匝 電阻r 10 線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接 電阻R 90 與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表 在t 0時(shí)刻 線圈平面與磁場(chǎng)方向平行 穿過(guò)每匝線圈的磁通量 隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化 求 1 交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值 2 電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式 4 電路中交流電壓表的示數(shù) 探究一 探究二 解析 1 交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的最大值Em nBS 由 t圖線可知 m 2 0 10 2Wb T 0 2s 所以Em 20 V 62 8V 由于從垂直中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e Emcos t 62 8cos 10 t V 答案 1 62 8V 2 e 62 8cos 10 t V 3 31 4V 4 40V 探究一 探究二 交變電流 四值 的綜合應(yīng)用問(wèn)題探究如圖甲為一電容器 圖乙為保險(xiǎn)絲管 請(qǐng)思考 1 將電容器接在交流電路上 要保證電容器正常工作 需要考慮交變電流哪一個(gè)值 2 若保證保險(xiǎn)絲管正常使用 應(yīng)考慮交變電流哪一個(gè)值 探究一 探究二 要點(diǎn)提示 1 交變電流的最大值 2 交變電流的有效值 探究一 探究二 知識(shí)歸納最大值 有效值 瞬時(shí)值 平均值 在不同情況下的使用 1 在研究電容器的耐壓值時(shí) 只能用最大值 2 在研究交變電流做功 電功率及產(chǎn)生的熱量時(shí) 只能用有效值W EIt Q I2Rt 交流電表指示的也是有效值 3 在研究交變電流通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量時(shí) 只能用平均值 4 在研究某一時(shí)刻線圈受到的安培力時(shí) 只能用瞬時(shí)值 探究一 探究二 典例剖析 例題2 如圖所示 矩形線圈abcd在磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸OO 以角速度 10 rad s勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 線圈共10匝 電阻r 5 ab 0 3m bc 0 6m 負(fù)載電阻R 45 1 寫出從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)的線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式 2 求電阻R在0 05s內(nèi)產(chǎn)生的熱量 保留兩位有效數(shù)字 3 求0 05s內(nèi)流過(guò)電阻R上的電荷量 設(shè)線圈從垂直中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng) 探究一 探究二 解析 1 電動(dòng)勢(shì)的最大值為Emax nBS 10 2 0 3 0 6 10 V 113 04V由于從線圈平面經(jīng)過(guò)與磁感線平行的位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 交變電流為最大值 故瞬時(shí)值表達(dá)式e Emax cos t 113 04cos10 tV 答案 1 e 113 04cos10 tV 2 5 8J 3 0 072C 探究一 探究二 求解熱量與電荷量的思路 1 求解熱量用有效值 按以下思路 2 求解電荷量用平均值 按以下思路 探究一 探究二 變式訓(xùn)練2如圖所示 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)內(nèi)阻r 3 面積S 0 02m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO 軸旋轉(zhuǎn) 已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B T 若線框以 100 rad s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 且通過(guò)電刷給 6V12W 的小燈泡供電 則 1 若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 求線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式 2 從圖示位置開(kāi)始 線框轉(zhuǎn)過(guò)90 的過(guò)程中 通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少 該電荷量與線框轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是否有關(guān) 3 由題目所給已知條件 外電路所接小燈泡能否正常發(fā)光 如不能 則小燈泡的實(shí)際功率為多大 探究一 探究二 解析 1 線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值 因線框轉(zhuǎn)動(dòng)從平行于磁感線位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式 探究一 探究二 1 2 3 1 如圖所示 圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系 若使這兩種電流分別通過(guò)兩個(gè)完全相同的電阻 則經(jīng)過(guò)1min的時(shí)間 兩電阻消耗的電功之比W甲 W乙為 1 2 3 解析 電功用有效值計(jì)算 題圖甲中 由有效值的定義得 A 題圖乙中 i的值不變 故I2 1A 由W UIt I2Rt可以得到W甲 W乙 1 3 C正確 答案 C 1 2 3 2 如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 電阻為R 半徑為L(zhǎng) 圓心角為45 的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) O軸位于磁場(chǎng)邊界 則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為 D 1 2 3 3 如圖所示 單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO 軸從圖示位置開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 已知從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)時(shí) 線圈中電動(dòng)勢(shì)大小為10V 求 1 交流電動(dòng)勢(shì)的峰值 2 交流電動(dòng)勢(shì)的有效值 3 與線圈相接的交流電壓表的示數(shù) 1 2 3 解析 1 圖示位置為中性面 從此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 交流電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e Emsin t