高中物理 第五章 交变电流 习题课 交变电流的产生及描述课件 新人教版选修3-2

习题课 交变电流的产生及描述 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 典例精析 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e 200sin 0 02t VB 此感应电动势的瞬时表达式为e 200sin 100 t VC t 0 01s时 穿过线圈的磁通量为零D t 0 02s时 穿过线圈的磁通量的变化率最大 答案 总结提升 返回 图1 B 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 典例精析 例2发电机的转子是匝数为100匝 边长为20cm的正方形线圈 将它置于磁感应强度B 0 05T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R 10 1 写出交变电流的瞬时值表达式 解析答案 解析感应电动势的最大值为Em nBS 100 0 05 0 2 0 2 100 V 20 V 所以i Imsin t A 2 sin 100 t A 答案i 2 sin 100 t A 返回 解析答案 总结提升 答案1 10 2C 返回 总结提升 三 有效值的计算 典例精析 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 解析交变电流通过纯电阻用电器R时 其电功率P I2R 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 2 1 答案2 1 返回 解析答案 总结提升 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u 20sin 100 t V 则加在R2上的电压有效值为 图3A 10VB 20VC 15VD 5V 总结提升 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 典例精析 例5如图4所示 在匀强磁场中有一个内阻r 3 面积S 0 02m2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 6V 12W 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W EIt Q I2Rt 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 1 2 3 4 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10AB 电流的有效值为10AC 该交流电的周期为0 03sD 该交流电的频率为0 02Hz 图5 B 1 2 3 4 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 01sC 电流的有效值是1AD 电流通过100 的电阻时 1s内产生的热量为200J 图6 解析因电流方向不变 故不是交流电 A错 其周期为0 02s B错 由Q I2Rt可知Q 1 100 1J 100J D错 C 1 2 3 4 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 1 2 3 4 答案D 4 交变电流 四值 的应用 如图8所示 匀强磁场的磁感应强度B 0 5T 边长L 10cm的正方形线圈abcd共100匝 线圈电阻r 1 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R 4 求 保留三位有效数字 1 转动过程中感应电动势的最大值 解析感应电动势的最大值Em nBS 100 0 5 0 12 2 V 3 14V 答案3 14V 1 2 3 4 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 解析转过6