2018-2019学年高中物理选修3-2第5章章末复习课

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1、[巩固层·知识整合][体系构建][核心速填]1．正弦式交变电流的产生(1)产生：闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动．(2)中性面：线圈平面垂直于磁场，磁通量最大，感应电动势为零．2．正弦式交变电流的描述(1)瞬时值变化规律：e＝Emsin_ωt，i＝Imsin_ωt，u＝Umsin_ωt.1(2)周期和频率：T＝f.(3)峰值和平均值：Em＝NBSω.ΔΦE＝Nt.有效值：＝Em，i＝Im，u＝Um(4)E222.3．特征元件(1)电感：通直流、阻交流；通低频、阻高频．(2)电容：通交

2、流、隔直流；通高频、阻低频．4．理想变压器(1)结构：原线圈、副线圈、铁芯．(2)工作原理：互感现象．(3)基本规律：U1＝n1，P输入＝P输出．U2n215．远距离输电(1)功率损失：P＝I2R.(2)电压损失：U＝IR.(3)远距离输电最经济的最佳方式：高压输电．[提升层·能力强化]交变电流的四值及其应用1．瞬时值：它反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为e＝Emsinωt，i＝Imsinωt.应当注意必须从中性面开始．2．最大值：它是瞬时值的最大值，它反映的是交变电流大

3、小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em＝nBSω(转轴垂直于磁感线)．电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值．3．有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值．正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是U＝Em，I＝1Im.对于非正弦交变电流的有效值，以上关系不成立，应根据定义来2求．通常所说的交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有

4、效值．用12电器上所标电压、电流值也是指有效值．在计算交变电流通过导体产生热量、电功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值．4．平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值．其ΔΦ量值可用法拉第电磁感应定律E＝n·t来求，当线圈从中性面转过90°的过程中，有2E＝E1＋E2求解，平均值不E＝Em.计算平均值切忌用算术平均法，即2π等于有效值．如图5-1所示，边长为L的正方形线圈abcd的匝数为n，线圈电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强

5、磁场的边界上，磁感应强度为B，现在线圈以OO′为轴，以角速度ω转动，求：(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式；(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量；(3)线圈从图示位置转过90°的过程中，通过R的电荷量；(4)电阻R上的最大电压．2图5-1【解析】(1)线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad边和bc边转动的线速度大小相等，当线圈平行于磁场时，产生的感应电动势最大，为L12Em＝nBLv＝nBLω·＝nBLω22由闭合电路欧姆定律可知Im＝Em＝nBL2ωR＋r2R＋r当以题图

6、示为计时起点时，流过R的电流表达式为i＝Imsinωt＝nBL2ωωt.2R＋rsin(2)在线圈由题图示位置匀速转动90°角的过程中，用有效值计算R产生的热量．2TImnBL2ω，T＝2πQ＝IR，其中I＝＝22R＋rω42224nBLωRπ(3)在转过90°角的过程中感应电动势的平均值为ΔΦE＝nt.通过R的电荷量：·Δ＝EΔΦ＝·Δt＝n·t·Δt＝n·ΔΦ＝nBL2qItR＋rR＋rR＋r.2R＋r(4)电阻R上的最大电压：Um＝Im·＝nBL2ωRR.2R＋r【答案】见解析3[针对训练

7、]1．如图5-2所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计．求：1(1)从图示位置起转过4转的时间内负载电阻R上产生的热量；1(2)从图示位置起转过4转的时间内通过负载电阻R的电荷量；(3)电流表的示数.【导学号：57272129】图5-2【解析】线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流．πr222此交变电动势的最大值为Em＝BS

8、ω＝B·2·2nπ＝πBnr.(1)在线圈从题图示位置转过1转的时间内，电动势的有效值为m22E＝E＝2πBnr4222424ETπ电阻R上产生的热量Q＝Brn·＝8R.R41ΔΦ(2)在线圈从题图示位置转过4转的时间内，电动势的平均值为E＝t.EΔΦπBr2通过R的电荷量q＝I·Δt＝R·Δt＝R＝2R.(3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，Em2E′22Tm由有效值的定义得T解得E′＝ER·＝R22422E′πrnB故电流表的示数为I＝R＝2R.424nπBr222πBrπrnB【