2019-2020學年高中物理 第五章 交變電流 習題課 交變電流的產生及描述課件 新人教版選修3-2.ppt

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習題課 交變電流的產生及描述 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動所產生的感應電動勢的圖象 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動時所產生正弦式交變電流的圖象 當調整線圈轉速后 所產生正弦式交變電流的圖象如圖線b所示 以下關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 變式訓練1圖甲為小型旋轉電樞式交流發(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在磁感應強度B 2T的勻強磁場中繞軸OO 以角速度 10 rad s勻速轉動 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電動勢的瞬時值表達式 2 求電阻R在0 05s內產生的熱量 保留兩位有效數(shù)字 3 求0 05s內流過電阻R上的電荷量 設線圈從垂直中性面開始轉動 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 變式訓練2如圖所示 在勻強磁場中有一個內阻r 3 面積S 0 02m2的半圓形導線框可繞OO 軸旋轉 已知勻強磁場的磁感應強度B T 若線框以 100 rad s的角速度勻速轉動 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 求線框中感應電動勢的瞬時值表達式 2 從圖示位置開始 線框轉過90 的過程中 通過導線橫截面的電荷量是多少 該電荷量與線框轉動的快慢是否有關 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 線框轉動時產生感應電動勢的最大值 因線框轉動從平行于磁感線位置開始計時 則感應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)域內有垂直于紙面的勻強磁場 磁感應強度為B 電阻為R 半徑為L 圓心角為45 的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度 勻速轉動 O軸位于磁場邊界 則線框內產生的感應電流的有效值為 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動 已知從圖示位置轉過時 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