（通用版）2022-2023版高中物理 第五章 交變電流 微型專題練4 交變電流的產(chǎn)生及描述學(xué)案 新人教版選修3-2學(xué)習(xí)目標(biāo) 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.理解交變電流圖象的物理意義.3.知道交變電流“四值”的區(qū)別，會求解交變電流的有效值一、交變電流圖象的應(yīng)用正弦交流電的圖象是一條正弦曲線，從圖象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)：圖象上的最大值可計算出有效值E、I.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1(多選)如圖1所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個正弦交流電的說法正確的是()圖1A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)速之比為32C交流電a的瞬時值表達式為u10sin (5t) VD交流電b的最大值為 V答案BCD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UmnBS，故UmaUmb32，UmbUma V，D正確二、交變電流有效值的求解和應(yīng)用對于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求出其最大值，然后根據(jù)E求出其有效值有關(guān)電功、電功率的計算，各種交流儀表讀數(shù)都要用有效值2當(dāng)電流按非正(余)弦規(guī)律變化時，必須根據(jù)有效值的定義求解，在計算有效值時要注意三同：相同電阻、相同時間(一般要取一個周期)、產(chǎn)生相同熱量例2有兩個完全相同的電熱器，分別通以如圖2甲和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圖2答案21解析交變電流通過純電阻用電器R時，其電功率PI2R，I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，有效值I乙P甲I m 2R，P乙2RI m 2R所以P甲P乙21.例3如圖3所示的交變電流由正弦式交變電流的一半和反向脈沖電流組合而成，則這種交變電流的有效值為()圖3A.I0 B.I0 C.I0 DI0答案C解析由題圖知交變電流的周期T2 s一個周期內(nèi)：前半個周期電流的有效值：I1，后半個周期電流的有效值：I2I0.設(shè)交變電流的有效值為I，根據(jù)交變電流有效值的定義有I2RTI12RI22R2RI02R，解得II0，故選項C正確三、交變電流“四值”的比較交變電流的四值，即峰值、有效值、瞬時值、平均值，在不同情況下的應(yīng)用：1在研究電容器的耐壓值時，只能用峰值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(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(yīng)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.圖4(1)寫出此時刻線圈中感應(yīng)電流的方向(2)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值為多大？(3)線圈平面與磁感線夾角為60°時的感應(yīng)電動勢為多大？(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？(5)圖中理想電流表和理想電壓表的示數(shù)各是多少？答案見解析解析(1)由右手定則可判定電流的方向沿adcba.(2)EmNBSNBL2.(3)線圈平面與磁感線成60°角時的瞬時感應(yīng)電動勢eEmcos 60°NBL2.(4)通過R的電荷量q·t·tN(5)理想電流表的示數(shù)I理想電壓表的示數(shù)UIR.1(交變電流圖象的應(yīng)用)如圖5甲所示，標(biāo)有“220 V40 W”的燈泡和標(biāo)有“20 F300 V”的電容器并聯(lián)到交流電源上，為交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙所示，閉合開關(guān)下列判斷正確的是()圖5At時刻，的示數(shù)為零B燈泡恰好正常發(fā)光C電容器不可能被擊穿D.的示數(shù)保持110 V不變答案B解析的示數(shù)應(yīng)是電壓的有效值220 V，故A、D錯誤；電壓的有效值恰好等于燈泡的額定電壓，燈泡正常發(fā)光，B正確；電壓的峰值Um220 V311 V，大于電容器的耐壓值，故電容器有可能被擊穿，C錯誤2(交變電流有效值的應(yīng)用)如圖6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1 min的時間，兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為()圖6A1 B12 C13 D16答案C解析計算電功時，I要用有效值題圖甲中，設(shè)周期為T，由有效值的定義得( A)2R·0( A)2R·I12RT，得I1 A；圖乙中，電流的大小不變，I21 A，由WI2Rt可以得到W甲W乙13，C正確3(有效值的計算和應(yīng)用)(多選)如圖7甲所示為電熱毯電路示意圖，交流電壓u311sin 100t(V)，當(dāng)開關(guān)S接通時，電熱絲的電功率為P0；當(dāng)開關(guān)S斷開時，加在電熱絲上的電壓如圖乙所示，則()圖7A開關(guān)接通時，交流電壓表的讀數(shù)為220 VB開關(guān)接通時，交流電壓表的讀數(shù)為311 VC開關(guān)斷開時，交流電壓表的讀數(shù)為311 V，電熱絲功率為D開關(guān)斷開時，交流電壓表的讀數(shù)為156 V，電熱絲功率為答案AD解析當(dāng)S接通時，加在電熱絲上的瞬時電壓u311sin 100t(V)，所以電熱絲兩端的電壓的有效值U1 V220 V，故A正確，B錯誤當(dāng)S斷開時，前半個周期內(nèi)所加電壓不變，但后半個周期內(nèi)U20，所以電熱絲的功率PP0.設(shè)此時交變電壓的有效值為U2，由·得U2156 V，即電壓表的讀數(shù)為156 V，故D正確，C錯誤