高二物理選修3-2第五章交變電流第一節(jié)交變電流導(dǎo)學(xué)案

1、高二物理選修3-2第五章交變電流導(dǎo)學(xué)案第一節(jié)交變電流導(dǎo)學(xué)案【教學(xué)目標(biāo)】1 .會觀察電流(或電壓)的波形圖，理解交變電流、直流的概念。2 .分析線圈轉(zhuǎn)動一周中電動勢和電流方向的變化，能對交變電流的產(chǎn)生有比較清楚的了解，具有運(yùn)用基 本原理解決新情境下問題的能力。3 .知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，知道交變電流的峰值、瞬時值的物理意義?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】運(yùn)用電磁感應(yīng)的基本知識，配合相應(yīng)的演示實驗，分析交變電流的產(chǎn)生過程，認(rèn)識交變電流的特點(diǎn)?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】知道交變電流的變化規(guī)律及表示方法，知道交變電流的峰值、瞬時值的物理意義【自主學(xué)習(xí)】知識復(fù)習(xí)1 .感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是：2 .利用 定律可判斷感應(yīng)電流的方

2、向，對于閉合電路一部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動情況，判斷感應(yīng)電流的方向，利用 判斷更方便3 . 一般情況下，利用公式E=計算感應(yīng)電動勢，如果導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，則可用E=來計算。知識點(diǎn)一：交變電流演示實驗：用電壓傳感器(或電流傳感器)演示電壓、電流的波形圖1 .交變電流：和 都隨時間做周期性變化的電流。簡稱交流。2 .直流： 不隨時間變化的電流。3 .大小和方向都不隨時間變化的電流叫做 電流。例1:如圖所示的的幾種電流隨時間變化的圖線中，屬于交變電流的是 ，屬于正弦式交變電流的是知識點(diǎn)二：交變電流的產(chǎn)生如圖所示，交流發(fā)電機(jī)的示意圖。線圈的ab邊連在一個金屬滑環(huán)上，cd邊連在另一個滑環(huán)上。導(dǎo)體做

3、的兩個電刷分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接。1 .假定線圈沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，如圖從甲至丁?？紤]下面幾個問題：(1)在線圈由甲轉(zhuǎn)到乙的過程中，ab邊中電流向哪個方向流動？(2)在線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，ab邊中電流向哪個方向流動?(3)線圈轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中沒有電流，轉(zhuǎn)到什么位置時線圈中的電流最大？(4)大致畫出通過電流表的電流隨時間變化的曲線，乙圖所示電流為正，反之為負(fù)。在橫坐標(biāo)上標(biāo)出線 圈到達(dá)甲、乙、丙、丁幾個位置時對應(yīng)的時刻。甲乙西丁戊將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖:呷) (乙) 向)(T) 附)2 .結(jié)論：(1)在線圈轉(zhuǎn)動時，磁通量最大時，磁通量的變化率

4、;磁通量為0時，磁通量變化率 。(2)中性面：線圈平面與磁場方向 的位置特點(diǎn)：線圈位于中性面時，穿過線圈的磁通量 ,磁通量的變化率 ,感應(yīng)電動勢 ,感應(yīng) 電流,導(dǎo)體不切割磁感線；線圈經(jīng)過中性面時，內(nèi)部的感應(yīng)電流方向要 ,線圈轉(zhuǎn)動 一周，次經(jīng)過中性面，電流方向改變 次。(3)垂直中性面：線圈平面與磁場方向 的位置特點(diǎn)：線圈位于垂直中性面時，穿過線圈的磁通量 ,磁通量的變化率 ,感應(yīng)電動勢 ,感應(yīng) 電流,導(dǎo)體垂直切割磁感線；線圈經(jīng)過垂直中性面時，內(nèi)部的感應(yīng)電流方向 。(4)線圈轉(zhuǎn)在垂直中性面位置時，感應(yīng)電動勢最大，其最大值為E=NBSco, N為線圈的匝數(shù)，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈的面積，為線圈轉(zhuǎn)

5、動的角速度。此表達(dá)式與線圈 的形狀和轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)。例2:矩形線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場且在線框平面的軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生了交變電流，下列說法正確的是().A.當(dāng)線框位于中性面時，線框中感應(yīng)電動勢最大B.當(dāng)穿過線框的磁通量為零時，線框中的感應(yīng)電動勢也為零C.每當(dāng)線框經(jīng)過中性面時，感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流方向就改變一次D.線框經(jīng)過中性面時，各邊切割磁感線的速度為零知識點(diǎn)三：交變電流的變化規(guī)律設(shè)在場強(qiáng)為B的勻強(qiáng)磁場中，矩形線圈邊長為L,逆時針繞中軸勻速轉(zhuǎn)動, 角速度為w ,從中性面開始計時，經(jīng)過時間to1 .思考：(1)轉(zhuǎn)過的角度為,(2)線圈轉(zhuǎn)動的線速度,(3) ab邊中的感應(yīng)電動勢為 ,(4)同理，cd邊切

6、割磁感線的感應(yīng)電動勢為 ,(5)整個線圈的電動勢為 ，若線圈為N匝，則電動勢為(6)感應(yīng)電動勢的最大值為 。2 .結(jié)論：(1)若從中性位置開始計時感應(yīng)電動勢e的瞬時值的表達(dá)式：感應(yīng)電流i的瞬時值的表達(dá)式：負(fù)載電壓u的瞬時值的表達(dá)式：(2)畫出正弦交變電流的 e, i圖像，指出各個時刻對應(yīng)的位置(3)若從垂直中性面位置開始計時感應(yīng)電動勢e的瞬時值的表達(dá)式：感應(yīng)電流i的瞬時值的表達(dá)式：負(fù)載電壓u的瞬時值的表達(dá)式：(4)畫出余弦交變電流的 e, i圖像，指出各個時刻對應(yīng)的位置【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1.線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生交流電，則下列說法中正確的是()A.當(dāng)線圈位于中性面時，線圈中感應(yīng)電動勢最大B.當(dāng)穿

7、過線圈的磁通量為零時，線圈中感應(yīng)電動勢也是零C.線圈在磁場中每轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向改變一次D.每當(dāng)線圈越過中性面時，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向就改變一次2. 一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈通過中性面時()A.線圈平面與磁感線方向垂直B.通過線圈的磁通量達(dá)到最大值C.通過線圈的磁通量變化率達(dá)到最大值D.線圈中的電動勢為零3. 一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈內(nèi)產(chǎn)生正弦式交變電流，當(dāng)線圈平面跟中性面重合的瞬間，下列說法正確的是（）A.線圈中的感應(yīng)電流最大B.穿過線圈的磁通量為零C.穿過線圈的磁通量最大，磁通量的變化率也最大D.穿過線圈的磁通量

8、最大，磁通量的變化率為零4. 一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（）A.在中性面時，通過線圈的磁通量最小B.在中性面時，磁通量的變化率最大，感應(yīng)電動勢最大C.線圈通過中性面時，線圈導(dǎo)體不切割磁感線D,穿過線圈的磁通量為零時，感應(yīng)電動勢也為零5.交流發(fā)電機(jī)的線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與中性面垂直時，下列說法正確的是（）A.電流將改變方向B.磁場方向和線圈平面平行C.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大D.穿過線圈的磁通量最大6.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈通過中性面時，下列說法中正確的是（）A.穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動勢最大B.穿過線圈的磁通量為零，線圈中的感

9、應(yīng)電動勢最大C.穿過線圈的磁通量最大，線圈中的感應(yīng)電動勢為零D.穿過線圈的磁通量為零，線圈中的感應(yīng)電動勢等于零7. 一個矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈中的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化如圖所示。則（）A. t1時刻通過線圈的磁通量為零B. t2時刻線圈位于中性面C. t3時刻通過線圈的磁通量變化率最大D.每當(dāng)e變換方向時，通過線圈的磁通量都最大8 .線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變電流的圖象如圖所示，由圖可知（）A.在A、C時刻線圈處于中性面位置B.在日D時刻穿過線圈的磁通量為零C.從A時刻到D時刻線圈轉(zhuǎn)過的角度為兀D.若從O時刻到D時刻經(jīng)過0.02s,則在1s內(nèi)交

10、變電流的方向改變100次9 . 一矩形線圈，繞垂直于勻強(qiáng)磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢 e隨時間t的變化如圖所示，則下列說法中正確的是（）A. t1時刻通過線圈平面的磁通量最大B. t2時刻線圈平面與中性面垂直C. t4時刻通過線圈平面的磁通量的變化率的絕對值最大10 .如圖所示，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的線圈平面繞軸A.穿過線圈的磁通量為零B.穿過線圈的磁通量最大C.線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零D.線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大OO'轉(zhuǎn)到與磁場方向平行時，下列說法正確的是（11. 一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量隨時間t變化的圖象如圖所示。則下列說

11、法中正確的是（A. t=0時刻線圈平面與中性面垂直B. t=0.01秒時刻，中的變化率最大C. t=0.02秒時刻，交流電動勢達(dá)到最大D.該線圈相應(yīng)的交流電動勢圖象如圖所示12 .如圖所示，一個矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向且與線圈共面的軸勻速轉(zhuǎn)動，從某個時刻開始計時，其穿過線圈的磁通量隨時間t的變化如圖所示，則下列說法中正確的是（）A. t=0時刻線圈處于中性面位置B. t1和t3時刻線圈中的感應(yīng)電流最大且方向相同C. t2和t4時刻穿過矩形線圈的磁通量最大，但感應(yīng)電流卻為零D. t5時刻穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率也為零13 .如圖甲所示，一個矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁

12、場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動。線圈內(nèi)磁通量時間t的變化如圖乙所示，則下列說法中正確的是（A. t1時刻線圈中的感應(yīng)電動勢最大B. t2時刻ab的運(yùn)動方向與磁場方向垂直C. t3時刻線圈平面與中性面重合D. t4、t5時刻線圈中感應(yīng)電流的方向相同14 .如圖所示，在第一個周期時間內(nèi)，線圈轉(zhuǎn)到中性面的時刻為 末，此時穿過線圈的磁通量 （填最大，最小或零.下同），流過線圈的電流為 。在0.02s末時刻，線 圈在磁場中的位置是 。電動勢e的瞬時值表達(dá)式 丁7V:0.04 0.08/ a.lAVs力口D. t2-t4感應(yīng)電動勢e逐漸增大15 .關(guān)于線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流，以下說法中正

13、確的是（A.B.C.D.線圈每轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流的方向就改變一次線圈每經(jīng)過中性面一次，感應(yīng)電流的方向就改變一次 當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線垂直位置時，感應(yīng)電流最大 當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到跟磁感線平行位置時，感應(yīng)電流最大i=0.2sin100Tt t,從 t=0 到第一次出現(xiàn)通過線圈的磁通量變化率最大值的時間為（A. 1/50SB. 1/100SC. 1/200S)D. 1/400s17 .發(fā)電機(jī)正在產(chǎn)生正弦式電流。如果發(fā)電機(jī)電動勢的峰值為Em=400V,線圈勻速轉(zhuǎn)動的角速度為co=314rad/g試寫出電動勢瞬時值的表達(dá)式。如果這個發(fā)電機(jī)的外電路只有電阻元件，總電阻為 電路中電流的峰值是多少？寫出電流瞬時

14、值的表達(dá)式。2000 0,18 .如圖所示，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.01T,線圈匝數(shù)為100,線圈邊長ab=20cm,寬ad=10cm, 轉(zhuǎn)速n為50r/s,求線圈轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電動勢的最大值。19.如圖所示，水平向右、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，一邊長為 L的正方形單匝線圈心軸OO'沿逆時針方向以角速度 3勻速轉(zhuǎn)動，線圈平面與磁場方向垂直。線圈abcd繞水平中的兩端與磁場外的電阻相連組成閉合電路，則（A.B.C.D.線圈中的感應(yīng)動勢的峰值為BL2線圈中的感應(yīng)動勢的峰值為BL從圖示位置開始計時電動勢的瞬時值為 從圖示位置開始計時電動勢的瞬時值為BL2 sin cotBL2 w cosw tB16

15、 .閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電瞬時值的表達(dá)式為10Q ,外接一只電阻為90Q的時值表達(dá)式。電路中電 流的峰值為多少？寫 出電流瞬時值的表達(dá) 式。20 .圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，在勻強(qiáng)磁場中，一矩形金屬線圈繞與磁場方向垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙所示。發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為 燈泡，不計電路的其他 電阻，試寫出電動勢瞬圖甲圖乙21 .如圖所示，KLMN是一個豎直的矩形導(dǎo)線框，全部處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S, MN邊水平，線框繞某豎直固定軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動。在MN邊與磁場方向的夾角到達(dá) 30 的時刻（圖示位置），導(dǎo)線框中產(chǎn)生的瞬間電動勢 e的大小是多少？標(biāo)出線框此_ -VT時電流的方向。已知線框按俯視的逆時針方向轉(zhuǎn)動。! 與【教學(xué)反思】參考答案；【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1. . D2. ABD3. D4. C