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 交變電流的圖象問題如圖所示 一個100匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖象 根據(jù)圖象可以得到哪些物理量 要點提示 由題圖得 電動勢最大值Em 200V 周期T 0 02s 探究一 探究二 知識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 瞬時值 每個 點 表示某一時刻的瞬時值 4 可確定線圈位于中性面的時刻 也可確定線圈平行于磁感線的時刻 探究一 探究二 典例剖析 例題1 多選 如圖所示 圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(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)于這兩個正弦式交變電流的說法正確的是 A 在圖中t 0時刻穿過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的瞬時值表達式為u 10sin 5 t V 探究一 探究二 解析 由題圖可知 t 0時刻線圈均在中性面 穿過線圈的磁通量最大 A錯誤 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)電機的原理圖 其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO 勻速轉(zhuǎn)動 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時刻 線圈平面與磁場方向平行 穿過每匝線圈的磁通量 隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化 求 1 交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢最大值 2 電動勢的瞬時值表達式 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)電機產(chǎn)生電動勢的最大值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始計時 所以感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為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)用問題探究如圖甲為一電容器 圖乙為保險絲管 請思考 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值 2 若保證保險絲管正常使用 應(yīng)考慮交變電流哪一個值 探究一 探究二 要點提示 1 交變電流的最大值 2 交變電流的有效值 探究一 探究二 知識歸納最大值 有效值 瞬時值 平均值 在不同情況下的使用 1 在研究電容器的耐壓值時 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 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導(dǎo)體橫截面的電荷量時 只能用平均值 4 在研究某一時刻線圈受到的安培力時 只能用瞬時值 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)強度B 2T的勻強磁場中繞軸OO 以角速度 10 rad s勻速轉(zhuǎn)動 線圈共10匝 電阻r 5 ab 0 3m bc 0 6m 負載電阻R 45 1 寫出從圖示位置開始計時的線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式 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)流過電阻R上的電荷量 設(shè)線圈從垂直中性面開始轉(zhuǎn)動 探究一 探究二 解析 1 電動勢的最大值為Emax nBS 10 2 0 3 0 6 10 V 113 04V由于從線圈平面經(jīng)過與磁感線平行的位置開始計時 交變電流為最大值 故瞬時值表達式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 在勻強磁場中有一個內(nèi)阻r 3 面積S 0 02m2的半圓形導(dǎo)線框可繞OO 軸旋轉(zhuǎn) 已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度B T 若線框以 100 rad s的角速度勻速轉(zhuǎn)動 且通過電刷給 6V12W 的小燈泡供電 則 1 若從圖示位置開始計時 求線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式 2 從圖示位置開始 線框轉(zhuǎn)過90 的過程中 通過導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少 該電荷量與線框轉(zhuǎn)動的快慢是否有關(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 則小燈泡的實際功率為多大 探究一 探究二 解析 1 線框轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值 因線框轉(zhuǎn)動從平行于磁感線位置開始計時 則感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式 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間的變化關(guān)系 若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻 則經(jīng)過1min的時間 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磁場 磁感應(yīng)強度為B 電阻為R 半徑為L 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 O軸位于磁場邊界 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 單匝線圈在勻強磁場中繞OO 軸從圖示位置開始勻速轉(zhuǎn)動 已知從圖示位置轉(zhuǎn)過時 線圈中電動勢大小為10V 求 1 交流電動勢的峰值 2 交流電動勢的有效值 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 從此時開始計時 交流電動勢的瞬時值為e Emsin t