現(xiàn)代文閱讀Ⅰ把握共性之“新”打通應(yīng)考之“脈”第三章交變電流第二節(jié)描述交變電流的物理量[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1．知道交變電流的周期、頻率的含義，以及它們相互間的關(guān)系．2．知道交變電流的峰值和有效值的意義．經(jīng)歷根據(jù)電流的熱效應(yīng)推導(dǎo)交變電流有效值的過(guò)程，體會(huì)“等效”的科學(xué)方法．3．掌握交變電流有效值與峰值的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行有效值的計(jì)算．4．理解交變電流圖像的意義，能從圖像中獲取相關(guān)信息．必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備

周期性s次數(shù)Hz知識(shí)點(diǎn)二交變電流的峰值和有效值1．峰值：交變電流在一個(gè)周期內(nèi)所能達(dá)到的____值．2．有效值(1)定義：交變電流和恒定電流分別通過(guò)相同____的電阻，如果在交變電流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的____相等，這一恒定電流的數(shù)值就是相應(yīng)交變電流的______．(2)應(yīng)用：①無(wú)特別說(shuō)明的交變電流的電壓、電流值是有效值．②交流電表測(cè)量的交變電流的電壓、電流值是______．③交流電氣設(shè)備銘牌上所標(biāo)注的________、________指有效值．最大阻值熱量有效值有效值額定電壓額定電流

0.707Em0.707Im0.707Um知識(shí)點(diǎn)三用圖像描述交變電流1．物理意義：描述交變電流(________、_______、_______)隨______(或角度ωt)變化的規(guī)律．2．正弦式交變電流的圖像電動(dòng)勢(shì)e電流i電壓u時(shí)間t1．思考判斷(正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”)(1)一個(gè)正弦式電流的峰值同周期、頻率一樣是不變的，但有效值是隨時(shí)間不斷變化的． (

)(2)正弦式交變電流的正負(fù)兩部分是對(duì)稱(chēng)的，所以有效值為零． (

)×

×

×

√√2．(多選)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＝0.01s

B．T＝0.02sC．f＝100Hz D．f＝50Hz√√

√√

關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到干電池上怎樣調(diào)整也不打點(diǎn)，而接到學(xué)生電源的低壓交流擋上就順利打點(diǎn)，且每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔為什么是0.02s？其時(shí)間間隔由什么決定？

(2)如圖甲、乙中電爐燒水，設(shè)其他條件都相同，水的質(zhì)量相等，水的初溫相同．若恒定電流用10min把水燒開(kāi)，而交變電流也用10min把水燒開(kāi)．兩種情況下電阻熱量相同嗎？交流電電流的有效值是多少？提示：熱量相同；有效值是3A．

【典例1】關(guān)于交變電流的周期和頻率，下列說(shuō)法正確的是(

)A．正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時(shí)間間隔等于周期B．1s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C．交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D．50Hz的交變電流，其周期等于0.05s√

[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)為e＝50sin100πt(V)．對(duì)此電動(dòng)勢(shì)，下列表述正確的有(

)A．周期是0.02sB．t＝0時(shí)刻線圈平面與中性面重合C．頻率是5HzD．最大值是50V√√√

考點(diǎn)2交變電流的峰值和有效值1．對(duì)有效值的理解(1)交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)定義的，與電流的方向無(wú)關(guān)．(2)“等效”理解：相同電阻，相同時(shí)間，產(chǎn)生相同熱量．交變電流與多大的直流“效果”相同，有效值就是多大．

3．幾種常見(jiàn)電流的有效值電流名稱(chēng)電流圖線有效值正弦式交變電流

正弦半波電流

電流名稱(chēng)電流圖線有效值正弦單向脈動(dòng)電流

矩形脈動(dòng)電流

非對(duì)稱(chēng)性交變電流

√

√

考點(diǎn)3正弦式交變電流的圖像1．用圖像描述交變電流的變化規(guī)律(在中性面時(shí)t＝0)項(xiàng)目函數(shù)圖像說(shuō)明磁通量Φ＝Φmcosωt＝BScosωt

S為線圈的面積，N為線圈的匝數(shù)，r為線圈的電阻(內(nèi)阻)，R為外電阻電動(dòng)勢(shì)e＝Emsinωt＝NBSωsinωt

項(xiàng)目函數(shù)圖像說(shuō)明電壓

S為線圈的面積，N為線圈的匝數(shù)，r為線圈的電阻(內(nèi)阻)，R為外電阻電流

【典例3】處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈abcd，以恒定的角速度繞ab邊轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面并與ab垂直．在t＝0時(shí)刻，線圈平面與紙面重合，如圖所示，線圈的cd邊離開(kāi)紙面向外運(yùn)動(dòng)．若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應(yīng)電流為正，則能反映線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是(

)√

C

[題圖所示時(shí)刻cd邊垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，此時(shí)感應(yīng)電流最大，由楞次定律可判斷電流方向?yàn)閍→b→c→d→a，與規(guī)定的正方向相同，所以正確答案為C．]規(guī)律方法

圖像的分析方法一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點(diǎn)”，并理解其物理意義．二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系．三判：在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析和判斷．[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．如圖所示，標(biāo)有“220V，40W”的燈泡和標(biāo)有“20μF，360V”的電容器并聯(lián)到交流電源上，?為理想交流電壓表，交流電源的輸出電壓如圖乙中正弦曲線所示，閉合開(kāi)關(guān)．下列判斷正確的是(

)√

考點(diǎn)4交變電流的四值比較項(xiàng)目物理含義重要關(guān)系適用情況瞬時(shí)值交變電流某一時(shí)刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt計(jì)算線圈某一時(shí)刻的受力情況最大值最大的瞬時(shí)值確定電容器的耐壓值項(xiàng)目物理含義重要關(guān)系適用情況有效值跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的電流值、電壓值(1)計(jì)算與電流熱效應(yīng)相關(guān)的量(如功率、熱量)(2)交流電表的測(cè)量值(3)電氣設(shè)備標(biāo)注的額定電壓、額定電流(4)保險(xiǎn)絲的熔斷電流項(xiàng)目物理含義重要關(guān)系適用情況平均值交變電流圖像中圖線與時(shí)間軸所圍面積與時(shí)間的比值計(jì)算通過(guò)電路橫截面的電荷量【典例4】在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)正方形閉合線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知線圈的匝數(shù)為N＝100匝，邊長(zhǎng)為20cm，電阻為10Ω，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f＝50Hz，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T，π取3.14，求：(1)外力驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的功率；(2)當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至線圈平面與中性面的夾角為30°時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流的大??；(3)線圈由中性面轉(zhuǎn)至與中性面成60°角的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量．

[答案]

(1)1.97×104W

(2)314V

31.4A

(3)0.1C規(guī)律方法

應(yīng)用交變電流四值時(shí)的注意事項(xiàng)(1)研究電容器是否被擊穿時(shí)，應(yīng)用交變電流的峰值(最大值)，因?yàn)殡娙萜魃蠘?biāo)明的電壓是電容器長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)所能承受的最大電壓．(2)研究電功、電功率和電熱時(shí)，只能用有效值．(3)研究通過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量時(shí)，要用平均值．[跟進(jìn)訓(xùn)練]4．(多選)某同學(xué)自制了一個(gè)手搖交流發(fā)電機(jī)，如圖所示．大輪與小輪通過(guò)皮帶傳動(dòng)(皮帶不打滑)，半徑之比為4∶1，小輪與線圈固定在同一轉(zhuǎn)軸上．線圈是由漆包線繞制而成的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，共n匝，總阻值為R．磁體間磁場(chǎng)可視為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．大輪以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小輪及線圈繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸與磁場(chǎng)方向垂直．線圈通過(guò)導(dǎo)線、滑環(huán)和電刷連接一個(gè)阻值恒為R的燈泡．假設(shè)發(fā)電時(shí)燈泡能發(fā)光且工作在額定電壓以?xún)?nèi)，下列說(shuō)法正確的是(

)

√√

學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)

√√

√

√

√

回歸本節(jié)內(nèi)容，自我完成以下問(wèn)題：1．交變電流的周期和頻率分別是什么？

2．正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式(從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))是什么？提示：跟交變電流的熱效應(yīng)等效的恒定電流的值叫作交變電流的有效值．3．什么叫有效值？

4．如何求有效值？題號(hào)135246879101112課時(shí)分層作業(yè)(十)描述交變電流的物理量13

題組一交變電流的峰值和有效值1．下列提到的交流電，不是指有效值的是(

)A．交流電壓表的讀數(shù)B．保險(xiǎn)絲熔斷電流C．電容器擊穿電壓D．220V交流電壓√題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213C

[交流電壓表測(cè)量的電壓值就是電壓的有效值；保險(xiǎn)絲熔斷是因?yàn)殡娮璋l(fā)熱使溫度超過(guò)了熔斷值，而與電熱相關(guān)的電流值就是指有效值；電容器的擊穿是因?yàn)殡妷核矔r(shí)值超過(guò)了其擊穿電壓值，這是瞬時(shí)值，所以擊穿電壓表示的是電壓最大值；220V交流電壓，是有效值．故應(yīng)選C．]2．交流發(fā)電機(jī)模型如圖所示．矩形線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞其中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度ω＝πrad/s．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，某時(shí)刻線圈平面與磁場(chǎng)垂直，取此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．t＝0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，產(chǎn)生的電流也最大B．t＝0.5s時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量為零，產(chǎn)生的電流最小C．圖中交流電流表在t＝0與t＝0.5s兩個(gè)時(shí)刻示數(shù)相同D．t＝0.5s時(shí)，AB與CD邊所受安培力相同題號(hào)135246879101112√題號(hào)13524687910111213題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112133．(多選)如圖甲所示，發(fā)電機(jī)的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從t＝0時(shí)刻開(kāi)始，通過(guò)矩形線圈的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，已知線圈的匝數(shù)N＝50，線圈的電阻r＝1Ω，線圈與外電路連接的定值電阻R＝9Ω，電壓表為理想交流電表(π取3.14)．則下列說(shuō)法正確的是(

)A．交流電頻率為0.5HzB．t＝0時(shí)刻線圈平面位于中性面C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的最大感應(yīng)電流為31.4AD．電壓表的示數(shù)約為200V√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112√題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112√題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112√題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題組二交變電流的圖像7．(多選)如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一電阻均勻的正方形單匝導(dǎo)線框abcd繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸ab勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，若線框總電阻為5Ω，則(

)A．線圈的轉(zhuǎn)速為100r/sB．當(dāng)線框平面與中性面的夾角為45°時(shí)，線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小為22VC．在0～0.01s時(shí)間內(nèi)，通過(guò)線框某一橫截面的電荷量約為4.0×10-2CD．線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周，cd邊產(chǎn)生的焦耳熱為3.87J題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213√√

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213題號(hào)135246879101112√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112138．(多選)如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖像如圖乙中曲線a、b所示，則(

)A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為2∶3C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25HzD．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

√√√題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)13524687910111213

題號(hào)135246879101112題號(hào)135246879101112題號(hào)1352468791011121311．如圖所示是簡(jiǎn)化的某種旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)原理圖．定子是僅匝數(shù)