第3章 交变电流重难点专项突破-2022-2023学年高二物理下学期同步学案+典例+练习（人教版2019选择性必修第二册）

第3章 交变电流重难点专项突破 重难点突破 重难点突破一 交变电流图像的应用 正弦交流电的图像是一条正弦曲线，从图像中可以得到以下信息： 1.周期(T)、频率(f)和角速度(ω)：线圈转动的频率f＝，角速度ω＝＝2πf. 2.峰值(Em、Im)：图像上的最大值．可计算出有效值E＝、I＝. 3.瞬时值：每个“点”表示某一时刻的瞬时值． 4.可确定线圈平面位于中性面的时刻，也可确定线圈平面平行于磁感线的时刻． 5.可判断线圈中磁通量Φ及磁通量变化率的变化情况． 重难点突破二 交变电流“四值”的比较及应用 名称 物理含义 重要关系 应用情况 瞬时值 交变电流某一时刻的值 e＝Emsin ωt i＝Imsin ωt 分析交变电流在某一时刻的情况，如计算某一时刻线圈受到的安培力 最大值 最大的瞬时值 Em＝NωBS Im＝ 电容器的击穿电压 有效值 跟交变电流的热效应等效的恒定电流值 电流为正弦式交变电流时：E＝ U＝ I＝ (1)计算与电流热效应相关的量(如电功率、电热、热功率) (2)交流电表的测量值 (3)电气设备标注的额定电压、额定电流 (4)保险丝的熔断电流 平均值 交变电流图像中图线与时间轴所夹面积与时间的比值 ＝n ＝ 计算通过电路横截面的电荷量 q＝Δt＝n 典型例题分析 考点一：根据图像判定交流电的峰值和有效值 【例1】某交变电流一个周期内电流随时间变化的规律如图所示，该交变电流的有效值为（　　） A．1.5A B． C． D．2A 【变式练习】 1．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知（　　） A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin（100πt）V B．该交流电的频率为25Hz C．该交流电的电压有效值为100V D．若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电流为1A 2．一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图像记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图像如图乙所示，则交流电b的有效值为（　　） A． B． C． D． 考点二：交流电的U-t图像和I-t图像 【例2】下图为正弦电流和方波电流随时间的变化关系图像，关于甲、乙、丙、丁四幅图下列说法正确的是（　　） A．图甲中电流的最大值为，有效值为，周期为 B．图乙中电流的最大值为，有效值为，周期为 C．图丙中电流的最大值为，有效值为，周期为 D．图丁中电流的最大值为，有效值为，周期为 【变式练习】 1．如图（a）所示，在匀强磁场中，一电阻均匀的正方形单匝导线框abcd绕与磁感线垂直的转轴ab匀速转动，线圈产生的交变电动势随时间变化的规律如图（b）所示，线框总电阻为5Ω，则（　　） A．线圈的转速为100 r/s B．线框转动一周，cd边产生的焦耳热为3. 87J C．在0~0. 01s时间内，通过线框某一横截面的电荷量约为0. 02C D．当线框平面与中性面的夹角为45°时，线框产生的电动势的大小为22V 2．一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该交流电的频率为25Hz B．该交流电的电压的有效值为100V C．该交流电压瞬时值的表达式为 D．若将该交流电压加在阻值为的电阻两端，该电阻消耗的功率为50W 考点三：计算线圈转动过程中的电动势和电流的平均值 【例3】如图所示，一矩形金属线圈面积为S、匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω绕垂直磁场的固定轴匀速转动。则（　　） A．线圈中磁通量变化率的最大值NBSω B．电动势的峰值是NBSω C．从如图位置开始转过60°时，电动势的瞬时值是 D．从中性面开始转过90°的过程中，电动势的平均值是 【变式练习】 1．在水平方向的匀强磁场中，有一正方形闭合线框绕竖直轴逆时针匀速转动，线框的匝数为100匝，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．线框转动的角速度为 B．内线圈的平均感应电动势为 C．时线圈的瞬时感应电动势为 D．一个周期内线圈中感应电动势的有效值为 2．交流发电机线圈电阻，用电器电阻，电压表示数为，如图所示，那么该交流发电机（　　） A．电动势的峰值为 B．电动势的有效值为 C．交流发电机的线圈通过中性面时电动势的瞬时值为 D．交流发电机的线圈自中性面转过90°的过程中的平均感应电动势为 课后小练 一、单选题 1．图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈，，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计