（浙江专版）2018-2019学年高中物理 第五章 章末小结与测评讲义（含解析）新人教版选修3-2

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1、章末小结交变电流的产生与描述1．交变电流的产生与描述，主要考查正弦式交变电流产生的原理，磁通量随时间变化的图象和感应电流随时间变化的图象及其对应关系，交变电流的表达式中含有交变电流的大小、相位、周期和频率等量，其中一个量的改变都会引起表达式的改变，通常考查表达式是正弦形式还是余弦形式的确定、峰值大小和角速度大小等。2．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电流为正余弦交变电流。当线圈从中性面开始转动时，产生的电流为正弦图象(此时磁通量最大，产生的电动势最小)，当线圈从垂直于中性面的位置开始转动时，产生的电流为余弦图象(此时磁通量最小，产生的电动势最大)。产生正弦式交变电流的

2、过程中，穿过回路的磁通量与产生的感应电流大小间的变化趋势恰好是相反的；特别注意中性面，这个位置是感应电流方向改变的位置。[典例1]　(多选)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是(　　)A．电流表的示数为10AB．线圈转动的角速度为50πrad/sC．0.01s时线圈平面与磁场方向平行D．0.02s时电阻R中电流的方向自右向左[解析]　　由题图乙可知交流电电流的最大值是Im＝10A，周期T＝0.02s

3、，由于电流表的示数为有效值，故示数I＝＝10A，选项A正确；角速度ω＝＝100πrad/s，选项B错误；0.01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误。[答案]　　AC1．瞬时值反映的是不同时刻交流电的大小和方向，瞬时值是时间的函数，正弦交流电瞬时值表达式为：e＝Emsinωt，i＝Imsinωt，此式表示从线圈位于中性面开始计时。2．最大值线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转所产生的交变电流的电动势，其最大值Em＝nBSω，在考虑

4、电容器的耐压值时，应根据交流电的最大值。3．有效值根据电流的热效应来规定，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，则这个恒定电流I、电压U叫做这个交变电流的有效值。利用I＝、U＝、E＝计算有效值，只适用于正(余)弦式交流电。4．平均值平均值需要用＝n和＝计算，求一段时间内通过横截面的电量时要用平均值。计算通过电路横截面的电荷量q＝t＝t＝n。5．最大值、瞬时值、有效值和平均值的应用(1)求电功、平均电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时，要用有效值计算。(2)求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q＝t＝t＝n。(3)在计算电容器的耐压

5、值时，要用交流电的最大值。(4)计算线圈某一时刻的受力情况时要用瞬时值。[典例2]　(北京高考)一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为(　　)A．5V　　　　　　　　B．5VC．10VD．10V[解析]　设电热器电阻为R，正弦交流电源的电压有效值为U效，接10V直流电源时，P＝①；接交流电源时，＝②，联立①②得U效＝5V，故最大值Um＝U效＝10V，C选项正确。[答案]　C交变电流的图象及应用交变电流的图象反映了交流电动势(电流)随时间的变化规律，对于正弦交变

6、电流，可以从图象中获取如下信息：1．交变电流的周期(T)一个完整的正弦波对应的时间段。知道了周期便可以算出线圈转动的角速度ω＝2π/T。2．交变电流的最大值(Em，Im)3．任意时刻交变电流的瞬时值图象上每个“点”表示某一时刻交变电流的瞬时值。4．交流电图象问题的分析方法(1)分析要点：一看、二变、三判一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义。二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通关系。三判：在此基础上进行正确的分析和判断。(2)对于正弦交变电流的变化规律，不应只从其随时间按正弦规律变化这一点去认识，还应看到交流电动势

7、随线圈在匀强磁场中空间位置的变化而变化，随线圈的磁通量变化而变化。[典例3]　(多选)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时产生的交流电电压随时间变化的规律如图所示，线圈与一阻值为R＝9Ω的电阻串联在一起，线圈的电阻为1Ω，则(　　)A．通过电阻R的电流瞬时值表达式为i＝10sin200πtAB．电阻R两端的电压有效值为90VC．1s内电阻R上产生的热量为450JD．图中t＝1×10－2s时，线圈位于中性面[解析]　通过电阻R的电流