第三章　习题课交变电流的产生及描述—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理选择性必修第二册课件(共24张PPT)

1、习题课:交变电流的产生及描述 探究一探究二随堂检测 交变电流的图像问题 情境探究 如图所示为一个100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像,根据图像可以得到哪些物理量? 探究一探究二随堂检测 探究一探究二随堂检测 知识归纳 从图像获得的信息 正弦式交变电流的图像是一条正弦曲线,从图像中可以得到以下信 息: (3)瞬时值:每个“点”表示某一时刻的瞬时值。 (4)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。 探究一探究二随堂检测 实例引导 例1(多选)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生 正弦式交变电流的图像,当调整线圈转速后,所产生

2、正弦式交变电 流的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦式交变电流的说法正 确的是() A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B.线圈先后两次转速之比为32 C.交变电流a的瞬时值表达式为u=10sin(5t) V 探究一探究二随堂检测 答案:BCD 探究一探究二随堂检测 变式训练1图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图。其矩形 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动,线圈 的匝数n=100匝,电阻r=10 ,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电 阻R=90 ,与R并联的交流电压表为理想电表。在t=0时刻,线圈平 面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正 弦规

3、律变化。求: (1)交流发电机产生的电动势最大值。 (2)电动势的瞬时值表达式。 (4)电路中交流电压表的示数。 探究一探究二随堂检测 答案:(1)62.8 V(2)e=62.8cos(10t) V(3)31.4 V(4)40 V 探究一探究二随堂检测 交变电流“四值”的综合应用 情境探究 如图甲为电容器,图乙为保险丝管,请思考: (1)将电容器接在交流电路上,要保证电容器正常工作,需要考虑交 变电流哪一个值? (2)若保证保险丝管正常使用,应考虑交变电流哪一个值? 要点提示:(1)交变电流的最大值。 (2)交变电流的有效值。 探究一探究二随堂检测 知识归纳 最大值、有效值、瞬时值、平均值,在

4、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。 探究一探究二随堂检测 实例引导 例2如图所示,矩形线圈abcd在磁感应强度B=2 T的匀强磁场中绕轴 OO以角速度=10 rad/s匀速转动,线圈共10匝,电阻r=5 ,ab=0.3 m,bc=0.6 m,负载电阻R=45 。 (1)写出从图示位置开始计时的线圈中感应电动势的瞬时值表达式。 (2)求电

5、阻R在0.05 s内产生的热量。(保留两位有效数字) (3)求0.05 s内流过电阻R上的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转 动)。 探究一探究二随堂检测 解析:(1)电动势的最大值为Emax=nBS=1020.30.610 V=113.04 V 由于从线圈平面经过与磁感线平行的位置开始计时,故瞬时值表达 式 e=Emaxcos t=113.04cos(10t)V。 答案:(1)e=113.04cos 10t V(2)5.8 J(3)0.072 C 探究一探究二随堂检测 规律方法求解热量与电荷量的思路 (1)求解热量用有效值,按以下思路。 (2)求解电荷量用平均值,按以下思路。 探究一探究二随堂

6、检测 变式训练2如图所示,在匀强磁场中有一个内阻r=3 、面积 S=0.02 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 V12 W”的小灯泡供电,则: (1)若从图示位置开始计时,写出线框中感应电动势的瞬时值表达式。 (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? (3)由题目所给已知条件,外电路所接小灯泡能否正常发光?若不能, 则小灯泡的实际功率为多大? 探究一探究二随堂检测 探究一探究二随堂检测 探究一探究二随堂检测 1.如图所示,图

7、甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与 时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻, 则经过1 min的时间,两电阻消耗的电功之比W甲W乙为() 探究一探究二随堂检测 答案:C 探究一探究二随堂检测 2.如图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() 探究一探究二随堂检测 答案:D 探究一探究二随堂检测 3.(2019天津卷,8)单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁 感线垂直的轴匀速转动,穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如 图所示。下列说法正确的是() 探究一探究二随堂检测 答案:BC 探究一探究二随堂检测 4.如图所示,单匝线圈在匀强磁场中绕OO轴从图示位置开始匀速 转动。已知从图示位置转过 时,线圈中电