2022年高三物理復(fù)習(xí) 交變電流的產(chǎn)生和描述導(dǎo)學(xué)案

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1、2022年高三物理復(fù)習(xí) 交變電流的產(chǎn)生和描述導(dǎo)學(xué)案 課題 交變電流的產(chǎn)生和描述 第 課時(shí)共 課時(shí) 授課教師 授課時(shí)間 一、學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.掌握交變電流的產(chǎn)生和規(guī)律 2.知道描述交變電流的物理量 二、學(xué)習(xí)策略： 考點(diǎn)一、交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律 基礎(chǔ)自測(cè)： 1．交變電流 大小和方向隨時(shí)間做 變化的電流． 2．正弦交流電 (1)產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， (2)中性面 ①定義： ②特點(diǎn)：線圈位于中性面時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量 ，磁通量的變化率為 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 ，線圈每經(jīng)過(guò) 一次，電流的方向就改變

2、一次． (3)圖象：用以描述交變電流隨時(shí)間變化的規(guī)律，如果線圈從中性面位置開始計(jì)時(shí)，其圖象為 曲線． 1.(單選)關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變電流，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向不變 B．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流的方向改變一次 C．線圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改變一次 D．線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向都改變一次 共同探討：．1.正弦式交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計(jì)時(shí)) 函數(shù) 圖象 磁通量 Φ＝Φmcos ωt ＝BScos ωt

3、 電動(dòng)勢(shì) e＝Emsin ωt ＝nBSωsin ωt 電壓 u＝Umsin ωt ＝sin ωt 電流 i＝Imsin ωt ＝sin ωt 2.兩個(gè)特殊位置的特點(diǎn) (1)線圈平面與中性面重合時(shí)，S⊥B，Φ最大，＝0，e＝0，i＝0，電流方向?qū)l(fā)生改變． (2)線圈平面與中性面垂直時(shí)，S∥B，Φ＝0，最大，e最大，i最大，電流方向不改變． 考點(diǎn)二、描述交變電流的物理量 基礎(chǔ)自測(cè) 1．交變電流的周期和頻率的關(guān)系： 2．峰值和有效值 (1)峰值：交變電流的峰值是它能達(dá)到的 ． (2)有效值：讓交流與恒定電流分別通過(guò)大小 的電阻

4、，如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的 相等，則這個(gè)恒定電流I、恒定電壓U就是這個(gè)交變電流的有效值． (3)正弦式交變電流的有效值與峰值之間的關(guān)系 I＝，U＝，E＝. 3．平均值：＝n＝BL. 2.(單選)小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示．此線圈與一個(gè)R＝10 Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．交變電流的周期為0.125 s B．交變電流的頻率為8 Hz C．交變電流的有效值為 A D．交變電流的最大值為4 A 　(單選)(xx·沈陽(yáng)質(zhì)檢)如圖所示為一交流電壓隨時(shí)間變

5、化的圖象．每個(gè)周期內(nèi)，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，此交流電壓的有效值為(　　) A．7.5 V　　　　　　　　 B．8 V C．2 V D．3 V 共同探討：　交變電流的“四值”的比較 物理含義 重要關(guān)系 適用情況 瞬時(shí)值 交變電流某一時(shí)刻的值 e＝Emsin ωt 計(jì)算線圈某一時(shí)刻的受力情況 峰值 最大的瞬時(shí)值 Em＝nBSω Im＝ 確定用電器的耐壓值，電容器的擊穿電壓 有效值 跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流值 E＝ U＝ I＝ (1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)

6、 (2)交流電表的測(cè)量值 (3)電器設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流 (4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流 平均值 交變電流圖象中圖線與時(shí)間軸所夾面積與時(shí)間的比值 ＝ ＝ 計(jì)算通過(guò)電路截面的電荷量 例題：如圖所示，線圈abcd的面積是0.05 m2，共100匝，線圈電阻為1 Ω，外接電阻R＝9 Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T，當(dāng)線圈以300 r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)．問(wèn)： (1)若從線圈處于中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； (2)線圈轉(zhuǎn)過(guò) s時(shí)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值多大？ (3)電路中，電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？ (4)從中性面開始計(jì)時(shí)，經(jīng) s通過(guò)電阻R的電荷量是多少？

7、 三、目標(biāo)檢測(cè)： 1．(多選)(xx·廣東肇慶模擬)一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，它產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)為e＝220sin 100πt(V)．關(guān)于這個(gè)交變電流，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．交變電流的頻率為100 Hz B．該電動(dòng)勢(shì)的有效值為220 V C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝50π rad/s D．t＝0時(shí)，線圈平面處于中性面 2.(單選)(xx·江西九所重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電阻為R、半徑為L(zhǎng)、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ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)．則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為(　　) A.

8、　　　　　　　　　 B. C. D. 3.(單選)(xx·高考福建卷)如圖，實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，外接R＝9.0 Ω的電阻．閉合開關(guān)S，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝10sin 10πt(V)，則(　　) A．該交變電流的頻率為10 Hz B．該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V C．外接電阻R所消耗的電功率為10 W D．電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0 A 4.(多選)面積為S、阻值為R的金屬框放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與金屬框平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律B＝B0sin ωt，則(　　) A．金屬框中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值為

9、B0Sω B．金屬框中電流的有效值為 C．在一個(gè)周期內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱為 D．在第一個(gè)周期內(nèi)流過(guò)某截面的電量為 5(多選)(xx·武漢模擬)圖甲、圖乙分別為兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓是正弦函數(shù)的一部分．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．圖甲、圖乙均表示交流電 B．圖甲所示電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝20sin 100πt(V) C．圖甲所示電壓的有效值為20 V D．圖乙所示電壓的有效值為10 V 6．(多選)(xx·湖南十二校聯(lián)考)如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線圈abcd，其電阻為r，外電路的電阻為R，ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線O′O恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.若線圈從圖示位置開始以角速度ω繞軸O′O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷正確的是(　　) A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，為Em＝BL2ω B．閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝BL2ωsin ωt C．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中，流過(guò)電阻R的電荷量為q＝ D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝ 學(xué) 習(xí) 效 果 反 思 學(xué)生對(duì)于交流電的四值描述容易混淆，需要通過(guò)練習(xí)加以理解和記憶，尤其是有效值計(jì)算感到有難度。 備注