人教版高中物理選修3-2開學(xué)前兩周領(lǐng)學(xué)案5-2描述交變電流的物理量

題目§5.2描述交變電流的物理量3課時學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道交變電流的周期和頻率以及我國供電線路交變電流的周期和頻率，了解它們與轉(zhuǎn)子角速度ω的關(guān)系。2．知道交變電流和電壓的最大值、瞬時值、有效值等及其關(guān)系。3．會用等效的方法計算交變電流的有效值，４．在學(xué)習(xí)過程中體會研究物理問題的一個重要思想——“等效”思想的應(yīng)用。學(xué)習(xí)疑問學(xué)習(xí)建議【復(fù)習(xí)鞏固】1、產(chǎn)生感應(yīng)電流、感應(yīng)電動勢的條件？2、從中性面開始計時，得出瞬時電動勢：e=瞬時電流：i=瞬時電壓：u=其中Em=NBSω２、可以用圖象法描述如圖：【自主學(xué)習(xí)】一、預(yù)習(xí)內(nèi)容表征交變電流的物理量１、最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當(dāng)線圈平面與磁力線平行時，交流電動勢最大值：Em＝２、瞬時值與最大值的關(guān)系是：3、有效值定義：４、正弦交流電的有效值與最大值之間的關(guān)系是：E=U=I=５、各種交流電電氣設(shè)備上所標(biāo)的、交流電表上所測得的以及在敘述中沒有特別加以說明的交流電的最大值，都是指６、平均值：交流電的平均值是交流電圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時間的比值，用（e=nΔΦ／Δt）計算７、表征交變電流變化快慢的物理量①周期T：②頻率f：單位：③角頻率ω：單位：.④角速度、頻率、周期的關(guān)系二、預(yù)習(xí)自測1．交變電流完成一次周期性變化的__________稱為交變電流的周期．交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的________叫做它的頻率，周期和頻率互為________即____________或____________．2．讓交變電流與恒定電流分別通過________阻值的電阻，如果它們在____________內(nèi)產(chǎn)生的________相等，這個恒定電流I、電壓U的數(shù)值就叫做相應(yīng)交變電流的電流、電壓的有效值．3．正弦式交變電流的峰值和有效值的關(guān)系為________________，________________.4．(雙選)某交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次，則其周期T和頻率f分別為()A．T＝0.01sB．T＝0.02sC．f＝100HzD．f＝50Hz5．(雙選)一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生交變電流的電動勢的圖象如圖1所示，則()A．交變電流的頻率是4πHz圖1B．當(dāng)t＝0時，線圈平面與磁感線垂直C．當(dāng)t＝πs時，e有最大值D．交流電的周期是2πs6．如圖2是一個正弦式交變電流的圖象，下列說法正確的是()A．周期是0.2s，電流的峰值是10AB．周期是0.15s，電流的峰值是10AC．頻率是5Hz，電流的有效值是10A圖2D．頻率是0.2Hz，電流的有效值是7.07A【合作探究】探究一、周期和頻率１、正弦交流電的瞬時值表達(dá)式還可以寫成：i=u=課堂練習(xí)１、我國生產(chǎn)和生活用交流電的周期T＝_____s，頻率f＝______Hz，角速度ω＝___rad/s，在1秒內(nèi)電流的方向變化____次?！纠?】某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動勢的最大值和周期分別變?yōu)?-----------------（）A．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08s探究二、峰值和有效值峰值、有效值和平均值有什么區(qū)別？２寫出正弦式交變電流電動勢的最大值、瞬時值、有效值以及平均值表達(dá)式？【練習(xí)】如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時值表達(dá)式。探究三：對于正弦式交變電流其有效值與最大值得關(guān)系是：、、，是不是對一切交變電流都是如此？【例2】如圖表示一交流的電流隨時間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？【針對練習(xí)1】如圖所示為一交流電的電壓隨時間變化的圖像，求此交流電的電壓的有效值?！踞槍毩?xí)2】、如圖表示一交流隨時間變化的圖像，求此交流的有效值。歸納總結(jié)：有效值的計算方法(1)分段計算交變電流在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q.(2)讓直流電流(實際上是恒定電流)通過相同的電阻在交變電流的一個周期時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于Q.表達(dá)式:探究四、在我們經(jīng)常遇到的問題中，那些地方應(yīng)用有效值？那些地方應(yīng)用最大值？那些地方應(yīng)用平均值？【例3】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞OO’軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：(1)通過電阻R的電量（2）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱解：（1）△φ=BS，時間所以產(chǎn)生的平均電動勢為

平均電流為通過R的電荷量

（2）在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的

歸納總結(jié)：根據(jù)E=計算。()（1）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。（銘牌上的標(biāo)稱值）例如：燈泡“220V，40W”（2）交流電路中，電壓表、電流表的示數(shù)均為有效值。（3）計算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。（4）電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓計算某過程中流過電阻的電荷量，用平均值?！菊n堂檢測】1．某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢為e＝50sin100πt(V)．對此電動勢，下列表述正確的有()A．最大值是50eq\r(2)VB．頻率是100HzC．有效值是25eq\r(2)VD．周期是0.02s2.通過一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s．電阻兩端電壓的有效值為()A．12VB．4eq\r(10)VC．15VD．8eq\r(5)V3、某交變電流的電流隨時間的變化規(guī)律如圖所示，求該交變電流電流的有效值4、關(guān)于交流電的有效值和最大值，下列說法正確的是（）A．任何形式的交變電流的有效值和最大值都有關(guān)系U=Um/B．只有正弦式電流才有U=Um/的關(guān)系C．照明電壓220V、動力電壓380V，指的都是交變電流的有效值D．交流電壓表和電流表測量的都是交變電流的有效值5．交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長ab＝cd＝0.4m，bc＝ad＝0.2m，共50匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈在B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直磁場方向的軸OO′以（100/π）r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R為9Ω，如圖所示。求：(1)電壓表的示數(shù)；(2)電阻R上電功率。(3)從圖示位置起，線圈轉(zhuǎn)過π/3的過程中，流過R的電荷量層次一學(xué)習(xí)了表示交變電流的“四值”，你覺得在不同的問題中選擇什么量表示？①電容器上的耐壓值需要②交變電流表、電壓表測量的是③用電器設(shè)備上標(biāo)的額定電壓、額定功率、額度電流指的是④求解電路的電量用1.某交流電壓隨時間的變化規(guī)律如圖所示，則此交流電的頻率是_____Hz。若將該電壓加在10uF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于______V；若將該電壓加在一阻值為1kΩ的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，該電路中保險絲的額定電流不能低A。2.下列數(shù)據(jù)中不屬于交變電流有效值的是()A交流電表的示數(shù)B．燈泡的額定電壓C．電容器的耐壓值D．保險絲的額定電流3.關(guān)于有效值，下列說法正確的是（）A.通常說的動力供電線路電壓為380V，指的是最大值B.通常說的照明電路電壓為220V，指的是平均值C.交流電器設(shè)備上所標(biāo)的額定電流和額定電壓的數(shù)值是指瞬時值D.一般交流電表在測量中顯示的數(shù)值是有效值4.一電阻接一直流電，通過4A的電流時熱功率為P，若換接一正弦交流電，它的熱功率變?yōu)镻/2，則該交流電電流的最大值為（）A.4AB.6AC.2AD.3A5.在阻值為R1和R2的兩個電阻的兩端，分別加上50V的直流電壓和某一交流電壓，則下面關(guān)于交流電壓有效值的說法正確的是（）A.若兩電阻在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則交流電壓的有效值為50VB.若R1=R2，且兩電阻熱功率相等，則交流電壓的有效值為50VC.若R1=R2，且兩電阻產(chǎn)生的熱量相等，則交流電壓的有效值為50VD.不論R1是否等于R2，只要兩電阻的熱功率相等，則交流電壓的有效值為50V6．如圖所示，是一交變電流隨時間變化的圖象，求此交變電流的有效值．7.在電路的M、N間加一如圖所示的正弦交流電，負(fù)載電阻為100Ω，若不考慮電表內(nèi)阻對電路的影響，則交流電壓表和交流電流表的讀數(shù)分別為()A．220V,2.20AB．311V,C．220V,3.11AD．311V,8.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與時間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示．此線圈與一個R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計電路的其他電阻．下列說法正確的是()A．交變電流的周期為0.125sB．交變電流的頻率為8HzC．交變電流的有效值為eq\r(2)AD．交變電流的最大值為49一正弦交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律如圖所示．由圖可知()A．該交流電的電壓有效值為100VB．該交流電的頻率為25HzC．該交流電的電壓的有效值為100eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50W10、將阻值為5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計的交流電源上，電源電動勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是()A．電路中交變電流的頻率為0.25HzB．通過電阻的電流為eq\r(2)AC．電阻消耗的電功率為2.5WD．用交流電壓表測得電阻兩端的電壓是5V11、如圖所示是一個交流發(fā)電機(jī)的示意圖．線框abcd處于勻強(qiáng)磁場中，已知ab=bc=10cm，B=1T，線圈匝數(shù)n=100，線圈電阻r=5Ω，外電路負(fù)載電阻R=5Ω，線圈以600r/線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值；從如圖示位置開始，感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式；從如圖示位置開始經(jīng)1/60秒時，安培表和電壓表的讀數(shù)；從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中，線圈上產(chǎn)生的熱量；從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中的平均感應(yīng)電動勢值多大；從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中，流過燈泡的電荷量；層次二12、如圖所示是一交變電流的i－t圖象，則該交變電流的有效值為()A．4AB．2eq\r(2)AC.eq\f(8,3)AD.eq\f(2\r(30),3)A13、如圖所示，單匝矩形線圈abcd處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動，線圈所圍面積為S，線圈的總電阻