第三章2 交变电流的描述-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

2　交变电流的描述 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道交变电流的周期、频率的概念，掌握T、f、ω之间的关系。 2.理解交变电流的峰值、有效值的概念，会根据电流的热效应计算电流的有效值。 3.理解正弦式交变电流的公式和图像。 1.核心素养 利用等效的思想理解“电流热效应”的概念。 2.关键能力 数形结合分析问题的能力。 授课提示：对应学生用书第81页 一 周期和频率 1．物理意义：描述交变电流变化快慢的物理量。 2．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T表示，单位是秒(s)。 3．频率：交变电流完成周期性变化的次数与所用时间之比。用f表示，单位是赫兹(Hz)。 4．ω、T、f的关系：ω＝＝2πf，T＝或f＝。 二 峰值和有效值 1．峰值 (1)定义：交变电流的电压、电流所能达到的最大数值。 (2)应用：电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值。 2．有效值 (1)定义：让交变电流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交变电流的一个周期内它们产生的热量相等，则这个恒定电流的电流I、电压U，叫作这一交变电流的有效值。 (2)应用 ①交流用电设备上所标的额定电压和额定电流； ②交流电压表测量的数值； ③无特别说明时提到的交变电流的数值。 3．正弦式交变电流峰值和有效值的关系 I＝，U＝。 三 正弦式交变电流的公式和图像 　如果已知交变电流的周期T和频率f，又知道它电压的有效值或峰值，详细描述交变电流的情况可以用公式和图像两种方式。 自主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)打点计时器所接交流电频率f＝50 Hz时，打点周期为T＝0.02 s。(√) (2)我国电网中交流电的频率是100 Hz。(×) (3)某段时间内的交流电的平均值等于这段时间初、末时刻瞬时值的算术平均值。(×) (4)我国民用交变电流的照明电压220 V和动力电压380 V都是指有效值。(√) (5)交变电流的有效值即为一个周期内的平均值。(×) 2.现在世界各国生活生产用电基本为交流电。某地区所使用的交流电的电压随时间变化的规律如图所示，将理想交流电流表与阻值为31.1 Ω的电阻串联后接在该交流电压两端。下列判断正确的是(　　) A.该交流电的频率为120 Hz B．该交流电的方向每分钟变换3 600次 C．该交流电的电压有效值为110 V D．理想交流电流表的示数为5 A 解析：由题图可知该交流电的周期为 s，频率为60 Hz，交流电方向在一个周期内变换2次，1分钟电流方向变换7 200次，A、B错误；该交流电的电压有效值为U＝＝110 V，C正确；Im＝＝5 A，理想交流电流表的示数为有效值，为 A，D错误。 答案：C 3．将正弦式交变电流经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图所示，它的有效值是(　　) A．2 A　　　　　　　　 B． A C． A D．1 A 解析：Q交＝()2R＝，Q直＝I2RT，Q交＝Q直，故I＝＝1 A，故选D。 答案：D 授课提示：对应学生用书第82页 　交变电流的周期和频率 　如图所示的交变电流完成一次周期性变化需要多长时间？在1 s内完成多少次周期性变化？ 提示：完成一次周期性变化需要0.02 s；在1 s内完成50次周期性变化。 1．周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。在交变电流的图像中，一个完整的正弦波形对应的时间为一个周期T。 2．频率：1 s内完成周期性变化的次数。 3．周期和频率的关系：f＝，我国照明电路的e­t图像如图所示，则交流电的周期T＝0.02 s，频率f＝50 Hz。 4．说明：交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度ω或转速n有关。ω(n)越大，周期越短，频率越高，其关系为T＝，ω＝＝2πf＝2πn。 　(多选)矩形金属线圈共10匝，绕垂直于磁场方向的轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图所示。下列说法正确的是(　　) A．此交变电流的频率为0.2 Hz B．1 s内电流方向变化10次 C．t＝0.1 s时，线圈平面与磁场方向平行 D．1 s内线圈转5圈 [解析]　由题图知T＝0.2 s，故f＝＝ Hz＝5 Hz，即1 s内完成5个周期，线圈转5圈，每转1圈电流方向改变2次，故A错误，B、D正确；在t＝0.1 s时，e＝0，所以线圈平面与磁场方向垂直，故C错误。 [答案]　BD 　1.关于交变电流的周期和频率，下列说法正确的是(　　) A．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于一个周期 B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D．50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s 解析：根据周期和频率的定义知选项A、B错误；因为在一个