人教版高中物理選修3-2開學(xué)前兩周領(lǐng)學(xué)案5-2描述交變電流的物理量

題目§5.2描述交變電流的物理量3課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道交變電流的周期和頻率以及我國(guó)供電線路交變電流的周期和頻率，了解它們與轉(zhuǎn)子角速度ω的關(guān)系。2．知道交變電流和電壓的最大值、瞬時(shí)值、有效值等及其關(guān)系。3．會(huì)用等效的方法計(jì)算交變電流的有效值，４．在學(xué)習(xí)過程中體會(huì)研究物理問題的一個(gè)重要思想——“等效”思想的應(yīng)用。學(xué)習(xí)疑問學(xué)習(xí)建議【復(fù)習(xí)鞏固】1、產(chǎn)生感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件？2、從中性面開始計(jì)時(shí)，得出瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)：e=瞬時(shí)電流：i=瞬時(shí)電壓：u=其中Em=NBSω２、可以用圖象法描述如圖：【自主學(xué)習(xí)】一、預(yù)習(xí)內(nèi)容表征交變電流的物理量１、最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當(dāng)線圈平面與磁力線平行時(shí)，交流電動(dòng)勢(shì)最大值：Em＝２、瞬時(shí)值與最大值的關(guān)系是：3、有效值定義：４、正弦交流電的有效值與最大值之間的關(guān)系是：E=U=I=５、各種交流電電氣設(shè)備上所標(biāo)的、交流電表上所測(cè)得的以及在敘述中沒有特別加以說明的交流電的最大值，都是指６、平均值：交流電的平均值是交流電圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時(shí)間的比值，用（e=nΔΦ／Δt）計(jì)算７、表征交變電流變化快慢的物理量①周期T：②頻率f：?jiǎn)挝唬孩劢穷l率ω：?jiǎn)挝唬?④角速度、頻率、周期的關(guān)系二、預(yù)習(xí)自測(cè)1．交變電流完成一次周期性變化的__________稱為交變電流的周期．交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的________叫做它的頻率，周期和頻率互為________即____________或____________．2．讓交變電流與恒定電流分別通過________阻值的電阻，如果它們?cè)赺___________內(nèi)產(chǎn)生的________相等，這個(gè)恒定電流I、電壓U的數(shù)值就叫做相應(yīng)交變電流的電流、電壓的有效值．3．正弦式交變電流的峰值和有效值的關(guān)系為________________，________________.4．(雙選)某交變電流的方向在1s內(nèi)改變100次，則其周期T和頻率f分別為()A．T＝0.01sB．T＝0.02sC．f＝100HzD．f＝50Hz5．(雙選)一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交變電流的電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖1所示，則()A．交變電流的頻率是4πHz圖1B．當(dāng)t＝0時(shí)，線圈平面與磁感線垂直C．當(dāng)t＝πs時(shí)，e有最大值D．交流電的周期是2πs6．如圖2是一個(gè)正弦式交變電流的圖象，下列說法正確的是()A．周期是0.2s，電流的峰值是10AB．周期是0.15s，電流的峰值是10AC．頻率是5Hz，電流的有效值是10A圖2D．頻率是0.2Hz，電流的有效值是7.07A【合作探究】探究一、周期和頻率１、正弦交流電的瞬時(shí)值表達(dá)式還可以寫成：i=u=課堂練習(xí)１、我國(guó)生產(chǎn)和生活用交流電的周期T＝_____s，頻率f＝______Hz，角速度ω＝___rad/s，在1秒內(nèi)電流的方向變化____次?！纠?】某交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間的關(guān)系，如圖所示，如果其它條件不變，僅使線圈的轉(zhuǎn)速加倍，則交流電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期分別變?yōu)?-----------------（）A．400V，0.02sB．200V,0.02sC．400V,0.08sD．200V,0.08s探究二、峰值和有效值峰值、有效值和平均值有什么區(qū)別？２寫出正弦式交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值、瞬時(shí)值、有效值以及平均值表達(dá)式？【練習(xí)】如圖所示為某正弦交流電流的圖像，求其峰值、周期和角速度，并寫出該電流的瞬時(shí)值表達(dá)式。探究三：對(duì)于正弦式交變電流其有效值與最大值得關(guān)系是：、、，是不是對(duì)一切交變電流都是如此？【例2】如圖表示一交流的電流隨時(shí)間變化的圖像，此交變電流的有效值是多大？【針對(duì)練習(xí)1】如圖所示為一交流電的電壓隨時(shí)間變化的圖像，求此交流電的電壓的有效值?！踞槍?duì)練習(xí)2】、如圖表示一交流隨時(shí)間變化的圖像，求此交流的有效值。歸納總結(jié)：有效值的計(jì)算方法(1)分段計(jì)算交變電流在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q.(2)讓直流電流(實(shí)際上是恒定電流)通過相同的電阻在交變電流的一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于Q.表達(dá)式:探究四、在我們經(jīng)常遇到的問題中，那些地方應(yīng)用有效值？那些地方應(yīng)用最大值？那些地方應(yīng)用平均值？【例3】如圖所示，矩形線圈的匝數(shù)為n，線圈面積為S，線圈內(nèi)阻為r，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO’軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外電路電阻為R。在線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，求：(1)通過電阻R的電量（2）電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱解：（1）△φ=BS，時(shí)間所以產(chǎn)生的平均電動(dòng)勢(shì)為

平均電流為通過R的電荷量

（2）在此過程中電阻R上的焦耳熱為一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生焦耳熱的

歸納總結(jié)：根據(jù)E=計(jì)算。()（1）各種使用交變電流的電器設(shè)備上所示值為有效值。（銘牌上的標(biāo)稱值）例如：燈泡“220V，40W”（2）交流電路中，電壓表、電流表的示數(shù)均為有效值。（3）計(jì)算交變電流的功、功率、熱量等用有效值。（4）電容器的耐壓值是指能夠加在它兩端的最大電壓計(jì)算某過程中流過電阻的電荷量，用平均值。【課堂檢測(cè)】1．某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e＝50sin100πt(V)．對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有()A．最大值是50eq\r(2)VB．頻率是100HzC．有效值是25eq\r(2)VD．周期是0.02s2.通過一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s．電阻兩端電壓的有效值為()A．12VB．4eq\r(10)VC．15VD．8eq\r(5)V3、某交變電流的電流隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，求該交變電流電流的有效值4、關(guān)于交流電的有效值和最大值，下列說法正確的是（）A．任何形式的交變電流的有效值和最大值都有關(guān)系U=Um/B．只有正弦式電流才有U=Um/的關(guān)系C．照明電壓220V、動(dòng)力電壓380V，指的都是交變電流的有效值D．交流電壓表和電流表測(cè)量的都是交變電流的有效值5．交流發(fā)電機(jī)矩形線圈邊長(zhǎng)ab＝cd＝0.4m，bc＝ad＝0.2m，共50匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈在B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直磁場(chǎng)方向的軸OO′以（100/π）r/s轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外接電阻R為9Ω，如圖所示。求：(1)電壓表的示數(shù)；(2)電阻R上電功率。(3)從圖示位置起，線圈轉(zhuǎn)過π/3的過程中，流過R的電荷量層次一學(xué)習(xí)了表示交變電流的“四值”，你覺得在不同的問題中選擇什么量表示？①電容器上的耐壓值需要②交變電流表、電壓表測(cè)量的是③用電器設(shè)備上標(biāo)的額定電壓、額定功率、額度電流指的是④求解電路的電量用1.某交流電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，則此交流電的頻率是_____Hz。若將該電壓加在10uF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于______V；若將該電壓加在一阻值為1kΩ的純電阻用電器上，用電器恰能正常工作，為避免意外事故的發(fā)生，該電路中保險(xiǎn)絲的額定電流不能低A。2.下列數(shù)據(jù)中不屬于交變電流有效值的是()A交流電表的示數(shù)B．燈泡的額定電壓C．電容器的耐壓值D．保險(xiǎn)絲的額定電流3.關(guān)于有效值，下列說法正確的是（）A.通常說的動(dòng)力供電線路電壓為380V，指的是最大值B.通常說的照明電路電壓為220V，指的是平均值C.交流電器設(shè)備上所標(biāo)的額定電流和額定電壓的數(shù)值是指瞬時(shí)值D.一般交流電表在測(cè)量中顯示的數(shù)值是有效值4.一電阻接一直流電，通過4A的電流時(shí)熱功率為P，若換接一正弦交流電，它的熱功率變?yōu)镻/2，則該交流電電流的最大值為（）A.4AB.6AC.2AD.3A5.在阻值為R1和R2的兩個(gè)電阻的兩端，分別加上50V的直流電壓和某一交流電壓，則下面關(guān)于交流電壓有效值的說法正確的是（）A.若兩電阻在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則交流電壓的有效值為50VB.若R1=R2，且兩電阻熱功率相等，則交流電壓的有效值為50VC.若R1=R2，且兩電阻產(chǎn)生的熱量相等，則交流電壓的有效值為50VD.不論R1是否等于R2，只要兩電阻的熱功率相等，則交流電壓的有效值為50V6．如圖所示，是一交變電流隨時(shí)間變化的圖象，求此交變電流的有效值．7.在電路的M、N間加一如圖所示的正弦交流電，負(fù)載電阻為100Ω，若不考慮電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，則交流電壓表和交流電流表的讀數(shù)分別為()A．220V,2.20AB．311V,C．220V,3.11AD．311V,8.小型交流發(fā)電機(jī)中，矩形金屬線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間呈正弦函數(shù)關(guān)系，如圖所示．此線圈與一個(gè)R＝10Ω的電阻構(gòu)成閉合電路，不計(jì)電路的其他電阻．下列說法正確的是()A．交變電流的周期為0.125sB．交變電流的頻率為8HzC．交變電流的有效值為eq\r(2)AD．交變電流的最大值為49一正弦交流電的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示．由圖可知()A．該交流電的電壓有效值為100VB．該交流電的頻率為25HzC．該交流電的電壓的有效值為100eq\r(2)VD．若將該交流電壓加在阻值R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率為50W10、將阻值為5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的交流電源上，電源電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是()A．電路中交變電流的頻率為0.25HzB．通過電阻的電流為eq\r(2)AC．電阻消耗的電功率為2.5WD．用交流電壓表測(cè)得電阻兩端的電壓是5V11、如圖所示是一個(gè)交流發(fā)電機(jī)的示意圖．線框abcd處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知ab=bc=10cm，B=1T，線圈匝數(shù)n=100，線圈電阻r=5Ω，外電路負(fù)載電阻R=5Ω，線圈以600r/線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；從如圖示位置開始，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式；從如圖示位置開始經(jīng)1/60秒時(shí)，安培表和電壓表的讀數(shù)；從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中，線圈上產(chǎn)生的熱量；從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值多大；從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中，流過燈泡的電荷量；層次二12、如圖所示是一交變電流的i－t圖象，則該交變電流的有效值為()A．4AB．2eq\r(2)AC.eq\f(8,3)AD.eq\f(2\r(30),3)A13、如圖所示，單匝矩形線圈abcd處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以恒定的角速度ω繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈所圍面積為S，線圈的總電阻