2018版高中物理鲁科版选修3-2 教师用书+课件+练习:第3章 章末分层突破 （3份打包）

章末分层突破 [自我校对] ①方向　②垂直 ③大　④小 ⑤0　⑥零 ⑦大　⑧nBSω ⑨Em sin ωt ⑩热效应　⑪　⑫ ⑬　⑭n ⑮频率　⑯自感系数 ⑰频率　⑱阻交流 ⑲阻高频　⑳电容 通交流 频率　 阻低频 　 交变电流的产生、表达式和图象问题 1.交变电流的产生 要掌握好中性面及垂直中性面位置的特点： (1)中性面：磁通量最大，但变化率为零．感应电动势E＝0. (2)垂直中性面位置：磁通量Φ＝0，但变化率最大，感应电动势Em＝nBSω. 2．正弦交流电表达式和图象表达 (1)交变电流的图象反映了交变电动势(或电流、电压)随时间的变化关系，无论是写交变电流的瞬时值表达式还是画出交变电流的图象，都先知道周期T和峰值(即最大值)Em、Im，并有ω＝2π/T和Em＝I. E，Im＝ (2)由于穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势(或感应电流)随时间变化的函数关系总是互余的，因此利用这个关系去分析一些交变电流的问题，常常会使问题简化． 　如图3－1所示，矩形线圈的边长分别为ab＝l1和bc＝l2，线圈的电阻为R，绕ad边匀速转动，角速度大小为ω，ad边恰好位于有界匀强磁场的边界处，磁感应强度大小为B.某时刻线圈位置如图，磁感线垂直线圈平面，方向向里．从图示位置开始计时，规定电流沿abcd方向为正方向． 图3－1 (1)写出感应电动势的最大值； (2)画出感应电流随时间变化的图象．(至少两个周期) 【解析】　(1)感应电动势的最大值为Em＝Bl1l2ω. (2)因从中性面开始计时，假设右边有磁场作出图象应该是正弦曲线，再把最初. ＝内的图象去掉就得到一个周期的图象，且Im＝内和最后一个 图象如图所示． 【答案】　(1)Em＝Bl1l2ω　(2)见解析图 交变电流的四值 1.最大值 最大值是指交变电流在变化过程中电动势、电压、电流所能达到的最大值，它反映的是交变电流大小的变化范围，常用大写字母加下标m来表示，如Em、Um、Im.当线圈平面与磁感应强度B的方向平行时，交变电流的电动势最大．设线圈的匝数为N、面积为S，绕垂直于磁场的转动轴转动的角速度为ω，Em＝NBSω.Em的大小与线圈的形状、旋转的转动轴位置无关．在考虑电容器或晶体二极管的耐压程度时，应注意交变电流的最大值． 2．有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，即在同一时间，能使同一电阻产生相等热量的直流的数值，叫做该交变电流的有效值．它反映的是交变电流通过用电器把电能转化为其他形式能的本领强弱，常用一大写字母来表示，如E、U、I.正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是： E＝. ，I＝，U＝ 各种电气设备上铭牌标有的、交变电表所测的，以及在叙述中没有特别说明的交变电流的值，都是指有效值．在计算交变电流通过导体产生的热量、电功率，以及确定电阻丝的熔断电流时，只能用交变电流的有效值． 总之，在研究交变电流做功、电功率及产生的热量时，只能用有效值，交变电路中电流表、电压表的读数也都是有效值． 3．平均值 交变电流的平均值是交变电流图象中波形与横轴(t轴)所围的面积跟时间的比值，常用大写字母上加一横线来表示，如. ＝N＝，平均电流＝Nt.平均电动势，求一段时间内通过导体横截面的电荷量时要用平均值，q＝、、 切记，平均值不等于有效值． ≠ 4．瞬时值 瞬时值是交变电流某时刻的值，常用小写字母来表示，如e、u、i.当从线圈平面与B的方向平行时开始计时，设线圈平面与B的方向的夹角为θ，瞬时电动势e的表达式为e＝Em cos θ；当从线圈平面与中性面平行时开始计时，设线圈平面与中性面的夹角为α，瞬时电动势e的表达式为e＝Em sin α.在求发电机某一时刻的电动势、电流、输出功率，用电器某一时刻的电压、电流、消耗功率时常用瞬时值． 　边长为a的n匝正方形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁感线的轴匀速转动，线圈的电阻为R.不计其他外电阻．求： (1)线圈从中性面开始转过90°的过程中产生的热量； (2)线圈从中性面开始转过90°角的过程中，通过导体横截面的电荷量. 【导学号：05002080】 【解析】　(1)线圈中产生的热量需从转动过程中交变电流的有效值考虑．因线圈中感应电动势的最大值为Em＝nBa2ω，故线圈中电流的有效值为：I＝. ，所以在转动过程中产生的热量Q＝I2RΔt＝＝，线圈转过90°角所用的时间为Δt＝＝＝ (2)在线圈转过90°角的过程中，感应电动势和感应电流的平均值分别为. Δt＝，所以流过导体横截面的电荷量为q＝＝＝，＝＝＝n· 【答案】　见解析 1．I＝只适用于正弦交变电流． 2．计算时一般取一个周期，如果一个周期内各时段交变电流的规律不同，应分段计算然后求和． 3．各种交流电表、交流电器上标注的额定值及与热效应有