3.2.2交变电流的描述 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

题目 3.2 交变电流的描述 课型 新授课 主备人 学习目标 1.掌握交变电流的周期、频率、线圈转动角速度三者之间的关系。 2.能理解电流的有效值是与热效应有关的量。 3.掌握交变电流有效值与峰值的关系，会进行有效值的计算。 基础知识 一、周期、频率、角速度和转速 二、交变电流的瞬时值、峰值、有效值 三、正弦式交变电流的公式和图像(以电压为例) 1．公式：u＝Umsinωt＝ ＝ 。 2．图像 四、电感器和电容器对交变电流的作用 作业A 一、单项选择题 1．一正弦式交变电流随时间变化的规律图像如图所示，由图可知( ) A．用电流表测该电流其示数为10 A B．该交变电流的频率为200 Hz C．该交变电流通过100 Ω电阻时，电阻消耗的热功率为1 000 W D．该交变电流瞬时值表达式为i＝10sin314t(A) 2． 如图所示，虚线是正弦交流电的图像，实线是另一交流电的图像，它们的周期T和最大值Um相同，则实线所对应的交流电的有效值U满足( ) A．U＝Um B．U＝Um C．U>U mD．U<Um 3． 匝数为100匝的线圈通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02 Ω，则在0～10 s内线圈产生的焦耳热为( ) A．80 J　 B．85 J　　 C．90 J D.125 J 4． 如图甲所示，将阻值R＝5 Ω的电阻接到内阻不计的正弦交流电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电压表、电流表均为理想电表，下列说法正确的是( ) A．电压表读数为2.5 V B．电阻R消耗的电功率为1.25 W C．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生，如图丙所示，当线圈的转速增大一倍时，电流表的示数为1 A D．图乙所示交变电流与图丁所示电流比较，接同一电阻的发热功率之比为1∶2 5．如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻R、理想交流电流表A和二极管D。二极管D具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是( A ) A．交流电流表的示数I＝NBS B．一个周期内通过R的电荷量为0 C．R两端电压的有效值U＝ NBS D．线框处于图示位置时电流表的示数为0 二、多项选择题 6．有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时导通，等于或低于100 V时不导通，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的正弦式交流电源上，这个电子器件将( ) A．不导通 B．每秒钟导通50次 C．每秒钟导通100次 D．每次导通时间为0.005 s 7．如图甲所示为一交流电的电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压恒定，后二分之一周期电压按正弦规律变化。若将此交流电接入如图乙所示的电路，电阻R阻值为100 Ω，则( ) A．理想电压表读数为100 V B．理想电流表读数为0.75 A C．电阻R消耗的电功率为64 W D．电阻R在100 s内产生的热量为5 625 J 三、非选择题 8．如图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n＝100匝、电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，阻值R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化。(取π＝3.14)求： (1)交流发电机产生的电动势的最大值； (2)电路中交流电压表的示数； (3)从图甲所示位置转过90°，通过线圈的电荷量和整个回路的焦耳热。 9．一种自行车车头灯发电机的结构示意图如图所示。转动轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮。线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦式交变电流，给车头灯供电。已知自行车车轮半径r＝35 cm，摩擦小轮半径r0＝1.00 cm，线圈匝数n＝800匝，线圈横截面积S＝20 cm2，总电阻R1＝40 Ω。磁极在线圈处产生的磁场可视为匀强磁场，其磁感应强度B＝0.01 T，车头灯电阻R2＝10 Ω。当车轮转动的角速度ω＝8 rad/s时，车头灯中电流的有效值大约为多少？ 作业B 10．南海上某哨塔想采用浮桶式波浪发电机补充生活用电，其原