《高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 學案3 習題課：交變電流的產(chǎn)生及描述同步備課課件 滬科版選修32》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第2章 交變電流與發(fā)電機 學案3 習題課：交變電流的產(chǎn)生及描述同步備課課件 滬科版選修32（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、3 習題課：交變電流的產(chǎn)生及描述第2章交變電流與發(fā)電機目標定位1.理解交變電流的產(chǎn)生過程，能夠求解交變電流的瞬時值.2.理解交變電流圖像的物理意義.3.知道交變電流“四值”的區(qū)別，會求解交變電流的有效值.內(nèi)容索引知識探究達標檢測1知識探究一、對交變電流產(chǎn)生規(guī)律的理解求解感應電動勢瞬時值時：(1)先要計算峰值EmaxnBS；(2)確定線圈轉(zhuǎn)動從哪個位置開始，以便確定瞬時值表達式是按正弦規(guī)律變化還是按余弦規(guī)律變化；(3)確定線圈轉(zhuǎn)動的角速度(以rad/s作單位)；(4)最后確定感應電動勢的瞬時值表達式.例例1圖1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O

2、O勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n100匝，電阻r10 ，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R90 ，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在t0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：圖1(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢最大值；圖1答案解析62.8 V交流發(fā)電機產(chǎn)生電動勢的最大值EmaxnBS由t圖線可知，max2.0102 Wb，T0.2 s所以Emax20 V62.8 V.(2)電動勢的瞬時值表達式；答案解析e62.8cos (10t) VeEmaxcos t62.8cos (10t) V(3)線圈轉(zhuǎn)過 s時電動勢的瞬時值；答案解析31.4 V答案解析(4)電

3、路中交流電壓表的示數(shù).二、交變電流圖像的應用正弦交流電的圖像是一條正弦曲線，從圖像中可以得到以下信息：1.周期(T)和角速度()：線圈轉(zhuǎn)動的角速度 2.峰值(Em，Im)：圖像上的最大值，可計算出有效值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.5.判斷線圈中磁通量及磁通量變化率 的變化情況.例例2(多選)如圖2所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦交流電的圖像如圖線b所示，以下關于這兩個正弦交流電的說法正確的是A.在圖中t0時刻穿過線圈的磁通量均為零B.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之

4、比為32C.交流電a的瞬時值為e10sin (5t) VD.交流電b的最大值為 V圖2答案解析由題圖可知，t0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TaTb23，故nanb32，B正確；由題圖可知，C正確；因ab32，交流電最大值EmaxnBS，三、交變電流有效值的計算交變電流有效值的計算一般有以下兩種情況：1.對于按正(余)弦規(guī)律變化的電流，可先根據(jù)EmnBS求出其峰值，然后根據(jù)E 求出其有效值.2.當電流按非正弦規(guī)律變化時，必須根據(jù)有效值的定義求解.計算時要注意三同：相同電阻、相同時間(一般要取一個周期)、產(chǎn)生相等熱量.例例3有兩個完全相同的電熱器，分別通以如圖3甲和

5、乙所示的峰值相等的方波交變電流和正弦交變電流.求這兩個電熱器的電功率之比.答案解析圖321交變電流通過純電阻用電器R時，其電功率PI2R，I應該是交變電流的有效值.對于題圖甲所示的方波交變電流，因大小恒定，故有效值I甲Im.對于題圖乙所示的正弦交變電流所以P甲P乙21.四、交變電流“四值”的應用比較交變電流的四值，即最大值、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，交流電表顯示的也是有效值.(3)在研究交變電流通過導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

6、，只能用瞬時值.特別提醒特別提醒(1)交變電流的平均值是針對某一過程的物理量，在不同的時間內(nèi)平均值一般不相同.(2)平均電動勢不等于初、末兩時刻瞬時值的平均值，必須用法拉第電磁感應定律計算即例例4一個電阻為r、邊長為L的正方形線圈abcd共N匝，線圈在磁感應強度為B的勻強磁場中繞垂直于磁感線的軸OO以如圖4所示的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R.(1)寫出此刻線圈感應電流的方向.答案解析圖4見解析由右手定則可判定電流的方向沿adcba.(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值為多大？答案解析見解析EmaxNBSNBL2.(3)設發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉(zhuǎn)一周柴油機做多少功？答案解

7、析見解析由于不計能量損失，柴油機做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，線圈轉(zhuǎn)一周，柴油機做的功2(4)從圖示位置開始，線圈轉(zhuǎn)過60的過程中通過R的電荷量是多少？答案解析見解析通過R的電荷量圖4(5)圖中電流表和電壓表的示數(shù)各是多少？答案解析圖4見解析電流表示數(shù)達標檢測21.(交變電流圖像的應用)(多選)圖5甲、乙分別表示兩種電壓的波形，其中甲電壓按正弦規(guī)律變化.下列說法正確的是A.甲表示交流電，乙表示直流電B.兩種電壓的有效值相等C.甲電壓的瞬時值表達式為u 311sin (100t) VD.甲交變電流的有效值比乙交變電流的有效值大123圖7答案解析兩題圖中交變電流的大小和方向都隨時間變化，在t軸的上方為正，

8、下方為負，A錯.有效值E 只對正弦交流電適用，將兩個圖像疊放在一起，可以看出兩個交變電流的最大值相等，甲對應的有效值大，所以B錯，D對.由題圖甲可知C對.1232.(對交變電流產(chǎn)生規(guī)律的理解)如圖6所示，在勻強磁場中有一個“”形導線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強磁場的磁感應強度B T，線框的CD邊長為20 cm，CE、DF長均為10 cm，轉(zhuǎn)速為50 r/s.若從圖示位置開始計時：(1)寫出線框中感應電動勢的瞬時值表達式；圖6答案解析123線框轉(zhuǎn)動，開始計時的位置為線圈平面與磁感線平行的位置，在t時刻線框轉(zhuǎn)過的角度為t，此時刻eBl1l2cos t，即eBScos t，123(2)在et坐標系中作出線框中感應電動勢隨時間變化關系的圖像.答案解析見解析圖線框中感應電動勢隨時間變化關系的圖像如圖所示.1233.(交變電流“四值”的應用比較)如圖7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10 V，求：(1)感應電動勢的最大值；答案解析圖720 V圖示位置為中性面，從此時開始計時，感應電動勢的瞬時值為eEmaxsin t，將t ，e10 V代入上式，求得Emax20 V.123(2)感應電動勢的有效值；答案解析此電流為正弦交變電流，所以感應電動勢的有效值123(3)與線圈相接的交流電壓表的示數(shù).答案解析123