高中物理 第1讲 交变电流的产生和描述复习教案-人教版高三全册物理教案VIP专享VIP免费

交变电流的产生和描述【教学主题】交变电流的产生和描述【教学目标】理解交变电流的规律。【知识梳理】一、交变电流的产生和变化规律1．交变电流大小和方向都随时间做变化的电流．如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流．其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流，如图甲所示．2．正弦式交变电流的产生和图象(1)产生：在匀强磁场里，线圈绕于磁场方向的轴匀速转动．(2)中性面：与磁场方向的平面叫中性面．①线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量，磁通量的变化率为，感应电动势为．②线圈转动一周，经过中性面．线圈每经过一次，电流的方向就改变一次．③图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中性面位置开始计时，其图象为曲线．2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)(1)电动势e随时间变化的规律：e＝.(2)负载两端的电压u随时间变化的规律：u＝.(3)电流i随时间变化的规律：i＝Imsinωt.其中ω等于线圈转动的，Em＝.3．交变电流的瞬时值、峰值、有效值(1)瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数．(2)峰值：交变电流的电流或电压所能达到的最大值，也叫最大值．(3)有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫作交变电流的有效值．对正弦式交变电流，其有效值和峰值的关系为：E＝_______，U＝，I＝.【典型例题】典型例题】1．(多选)(2015年包头测评)有一种家用电器，图甲是其电路工作原理图，当电阻丝接在u＝311sin100πt(V)的交流电源上后，电阻丝开始加热，当其温度达到某一数值时，自动控温装置P启动，使电阻丝所接电压变为图乙所示波形(部分仍为正弦波)，从而进入保温状态．不计电阻丝阻值的变化，则下列说法正确的是()A．P启动后，电阻丝的功率变为原来的一半B．P启动后，电阻丝所接交变电压的频率变为原来的一半C．P启动后，电压表的读数大约是原来的0.5倍D．P启动后，电压表的读数大约是原来的0.7倍解析：P启动前电阻丝的功率P1＝＝，P启动后，结合乙图可知电阻丝的功率P2＝，由有效值定义有·＋0＝T，得P2＝·＝·，则知P1＝2P2，A正确；P启动前的交变电流的频率f＝Hz＝50Hz，启动后的交变电流的频率f′＝＝Hz＝50Hz，则B错误；电压表在交流电中测有效值，启动前U有＝V，又由启动前后功率关系可知，启动后U有′＝·U有≈0.7U有，则C错误，D正确．答案：AD2.(2013年高考福建卷)如图，实验室一台手摇交流发电机，内阻r＝1.0Ω，外接R＝9.0Ω的电阻．闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势e＝10sin10πt(V)，则()A．该交变电流的频率为10HzB．该电动势的有效值为10VC．外接电阻R所消耗的电功率为10WD．电路中理想交流电流表的示数为1.0A解析：由交变电流电动势的表达式e＝10sin10πtV＝Emsinωt可知，该交变电流的频率为f＝＝Hz＝5Hz，A错误．该交变电流电动势的有效值E＝V＝V＝10V，B错误．电流的有效值I＝＝A＝1.0A，外接电阻R所消耗的电功率PR＝I2R＝1.02×9.0W＝9W，故C错误，D正确．答案：D3.(多选)电阻为1Ω的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图象如图所示，现把该交变电流加在电阻为9Ω的电热丝上，下列判断正确的是()A．线圈转动的角速度为100rad/sB．在0～0.005s时间内，通过电阻的电荷量为CC．电热丝两端的电压为180VD．电热丝的发热功率为1800W解析：由题图可知T＝0.02s，ω＝＝100πrad/s，A错误；在0～0.005s内，由Um＝nBSω得BS＝Wb，q＝＝＝C，B正确；电热丝两端的电压U＝·＝90V，C错误；电热丝的发热功率P＝I2R＝＝W＝1800W，D正确．答案：BD4．(多选)(2015年南京模拟)如图甲所示为一台小型发电机构造的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其et图象如图乙所示．发电机线圈的内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则()A．电压表的示数为6VB．发电机的输出功率为4WC．在1.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量最大D．在2.0×10－2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大解析：根据e-t图象可知产生的电动势的最大值为6V，有效值为6V，根据闭合电路欧姆定律可求得电压表的示数为U＝×6V＝5.4V，A错误；...