物理 第五章 交变电流 习题课 交变电流的产生及描述 新人教版选修3-2

第五章交变电流1.进一步熟悉交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值.2.进一步理解交变电流图象的物理意义.3.知道交变电流“四值”的区别，应用“四值”求解相关问题.目标定位二、平均值及电荷量的求解三、有效值的计算栏目索引一、交变电流的瞬时值及图象问题对点检测 自查自纠四、交变电流“四值”的综合应用 一、交变电流的瞬时值及图象问题n典例精析例例1如图1所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的感应电动势的图象，根据图象可知()A.此感应电动势的瞬时表达式为e200sin (0.02t) VB.此感应电动势的瞬时表达式为e200sin (100t) VC.t0.01 s时，穿过线圈的磁通量为零D.t0.02 s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大答案总结提升返回图1B返回总结提升(1)求解感应电动势瞬时值：确定线圈转动从哪个位置开始；确定线圈转动的角速度(以rad/s作为单位)；确定感应电动势瞬时值表达式.(2)正弦交流电的图象是一条正弦曲线，从图象中可以得到以下信息：瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值.可确定线圈位于中性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻. 二、平均值及电荷量的求解n典例精析例例2发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B0.05 T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以100 rad/s的角速度转动，当线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈和外电路的总电阻R10 .(1)写出交变电流的瞬时值表达式.解析答案解析解析感应电动势的最大值为EmnBS1000.050.20.2100 V20 V，所以iImsin(t)A2sin (100t) A.答案答案i2sin (100t) A返回解析答案总结提升答案答案1102 C返回总结提升 三、有效值的计算n典例精析例例3有两个完全相同的电热器，分别通以如图2甲和乙所示的峰值相等的方波交变电流和正弦交变电流.求这两个电热器的电功率之比.图2解析答案解析解析交变电流通过纯电阻用电器R时，其电功率PI2R，I应该是交变电流的有效值.对于题图甲所示的方波交变电流，因大小恒定，故有效值I甲Im.所以P甲P乙21.答案答案21返回解析答案总结提升例例4如图3所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D为理想二极管(正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大)，在A、B间加一正弦交流电u20 sin(100t) V，则加在R2上的电压有效值为()图3A.10 V B.20 V C.15 V D.5 V总结提升答案答案D总结提升返回对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：(2)当电流按非正(余)弦规律变化时，必须根据有效值的定义求解，在计算有效值时要注意三同：相同电阻、相同时间(一般要取一个周期)、产生相等热量. 四、交变电流“四值”的综合应用n典例精析例例5如图4所示，在匀强磁场中有一个内阻r3 、面积S0.02 m2的半圆形导线框可绕OO轴旋转.已知匀强磁场的磁感应强度B T.若线框以100 rad/s的角速度匀速转动，且通过电刷给“6 V，12 W”的小灯泡供电，则：图4(1)若从图示位置开始计时，求线框中感应电动势的瞬时值表达式；解析答案解析答案(2)从图示位置开始，线框转过90的过程中，通过导线横截面的电荷量是多少？该电荷量与线框转动的快慢是否有关？返回解析答案(3)由题目所给已知条件，外电路所接小灯泡能否正常发光？如不能，则小灯泡的实际功率为多大？总结提升返回总结提升最大值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的使用：(1)在研究电容器的耐压值时，只能用最大值.(2)在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值WEIt，QI2Rt，交流电表指示的也是有效值.(3)在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值.(4)在研究某一时刻线圈受到的安培力时，只能用瞬时值. 对点检测 自查自纠解析答案1.(图象信息分析)某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图象如图5所示.由图可知()A.电流的最大值为10 AB.电流的有效值为10 AC.该交流电的周期为0.03 sD.该交流电的频率为0.02 Hz图5B解析答案2.(有效值的理解和计算)如图6所示，为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是()A.这也是一种交流电B.电流的变化周期是0.01 sC.电流的有效值是1 AD.电流通过100 的电阻时，1 s内产生的热量为200 J图6解析解析因电流方向不变，故不是交流电，A错；其周期为0.02 s，B错；由QI2Rt可知Q11001 J100 J，D错.C解析答案3.(有效值的理解和计算)如图7所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度匀速转动(O轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为()图7答案答案D4.(交变电流“四值”的应用)如图8所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长L10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r1 ，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度2 rad/s，外电路电阻R4 ，求：(保留三位有效数字)(1)转动过程中感应电动势的最大值.解析解析感应电动势的最大值EmnBS1000.50.122 V3.14 V.答案答案3.14 V解析答案图8(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60角时的瞬时感应电动势.解析解析转过60时的瞬时感应电动势eEmcos 603.140.5 V1.57 V.答案答案1.57 V(3)交流电压表的示数.解析解析电压表示数为外电压的有效值解析答案答案答案1.78 V返回解析答案答案答案0.086 6 C