2018-2019版物理新导学笔记选修3-2江苏专用版讲义：第五章交变电流微型专题4word版含答案

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1、微型专题4交变电流的产生及描述［学习冃标］1.理解交变电流的产生过程，能够求解交变电流的瞬时值2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，会求解交变电流的有效值.重点探究启迪思维探究畫点一、交变电流图象的应用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：2兀⑴周期⑺和角速度(e)：线圈转动的角速度3=〒(2)峰值(Em、An)：图象上的最大值•可计算出有效值E=第、/=靠.(3)瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值.(4)可确定线圈位于屮性面的时刻，也可确定线圈平行于磁感线的时刻.(5)判断线圈屮磁通量0及磁通量变化率等的变

2、化情况.【例11(多选)如图1所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象,当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是()A.在图中/=()时刻穿过线圈的磁通暈均为零B.线圈先后两次转速之比为3:2C.交流电a的瞬时值表达式为u=lOsin(5兀/)VD.交流电b的最大值为卑V答案BCD解析由题图可知，r=0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磯通量最大，A错误；由题图可知TJ・几=2：3,故弘：伽=3：2,B正确；由题图可知，C正确；因:cob=3:2,交流220电最大值Um=NBS(o,故Um

3、a:Umb=3:2,Umb=^Uma=—V,D正确.二、交变电流有效值的求解和应用对于交变电流有效值的计算一般有以下两种情况：（1）对于按正（余）弦规律变化的电流，可先根据=求出其最大值，然后根据E=眾求出其有效值.有关电功、电功率的计算，各种交流仪表读数都要用有效值.（2）当电流按非正（余）眩规律变化吋，必须根据有效值的定义求解，在计算有效值吋要注意三同：相同电阻、相同时间（一般要取一个周期）、产生相同热量.【例2】（2016.南京市、盐城市期末）一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如图所示，在相同时间内电阻产生热量最大的是（）解析=迈

4、【例3】解析由题图知交变电流的周期T=2s.一个周期内:前半个周期电流的有效值:/o答案9在相同时间内电阻产生的热量最大，即电流有效值最大，A^B选项的电流有效值为庐AA,C选项中的电流有效值为1.5A,D选项中的电流有效值为2A,所以D正确.如图2所示的交变电流由正弦式交变电流的一半和反向脉冲电流组合而成，则这种交变电流的有效值为（）半个周期电流的有效值：/2=zo.设交变电流的有效值为/,根据交变电流有效值的定义有尸RT三、交变电流“四值”的比较交变电流的四值，即峰值、有效值、瞬时值、平均值，在不同情况下的应用:(1)在研究电容器的耐压值时，只能用峰值.

5、(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，交流电表显示的也是有效值.(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.【例4】一个电阻为尸、边长为厶的正方形线圈"cd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴00’以如图3所示的角速度血匀速转动，外电路电阻为R.Cliiiiibia11c血图3(1)写出此时刻线圈中感应电流的方向.(2)线圈转动过程屮感应电动势的最大值为多大？(3)线圈平面与磁感线夹角为60。吋的感应电动势为多大？(4)从图示位置开始，线圈转过

6、60。的过程中通过R的电荷量是多少?(5)图屮理想电流表和理想电压表的示数各是多少？答案见解析解析(1)由右手定则可判定电流沿adaba方向.⑵Em=NBSco=NBl}co.(3)线圈平面与磁感线成60。角时的瞬时感应电动势e=Emcos60°=^NBl}co.(4)通过R的电荷量/VA0—Arq=1NBLSh60°y[3NBL2=]f==R+rR+r2(R+r)(5)理想电流表的示数E_Eg_NBPcdR+厂迄(R+门一2(7?+r)理想电压表的示数回bGcoRUTR—2(7?+,0-1.（交变电流图象的应用）如图4甲所示，标有"220V40W”的灯•

7、泡和标有“20pF300V”的电容器并联到交流电源上，©为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关.下列判断正确的是（）A.pf时亥I」，⑨的示数为零B.灯泡恰好正常发光C.电容器不可能被击穿D.O的示数保持11哑V不变答案B解析⑨的示数应是交流电压的有效值220V,故A、D错误；电压的有效值恰好等于灯泡的额定电压，灯泡正常发光，B正确；交流电压的峰值Um=22（hflV^311V,大于电容器的耐压值，故电容器有可能•被击穿，C错误.2.（交变电流有效值的应用）如图5所示，图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

8、电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过Imin的时可