2022年高中物理 第五章第2節(jié)描述交變電流物理量學(xué)案 新人教版選修3-2

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1、2022年高中物理 第五章第2節(jié)描述交變電流物理量學(xué)案 新人教版選修3-2 一、 預(yù)習(xí)目標(biāo) 1、 知道描述交變電流的相關(guān)物理量 2、 知道物理量之間的關(guān)系 二、 預(yù)習(xí)內(nèi)容 表征交變電流的物理量 1、瞬時(shí)值：正弦交流電瞬時(shí)值的表達(dá)式為： 電壓瞬時(shí)值：（ ） 電流瞬時(shí)值：（ ） 2、最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當(dāng)線圈平面與磁力線平行時(shí)，交流電動(dòng)勢(shì)最大值：（Em＝NBSω）， 瞬時(shí)值與最大值的關(guān)系是：（－Em≤e≤Em） 3、有效值：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。即在同一時(shí)間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電

2、阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值，正弦交流電的有效值與最大值之間的關(guān)系是： （E=Em/ U=Um/ I=Im/） 各種交流電電氣設(shè)備上所標(biāo)的、交流電表上所測(cè)得的以及在敘述中沒有特別加以說明的交流電的最大值，都是指（ ） 4、平均值：交流電的平均值是交流電圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時(shí)間的比值，用（e=nΔΦ／Δt）計(jì)算 5、表征交變電流變化快慢的物理量 ①周期T：電流完成一次周期性變化所用的時(shí)間。單位：s . ②頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：HZ. ③角頻率ω：就是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。單位：rad/s.

3、 ④角速度、頻率、周期的關(guān)系（ω=2πf=2π/T） 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) l、掌握表征交變電流大小物理量． 2、理解有效值的定義并會(huì)用它解決相關(guān)問題． 3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量． 學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：表征物理量及物理量間的關(guān)系，并能熟練解決相關(guān)問題 二、學(xué)習(xí)過程 1、寫出正弦式交變電流電動(dòng)勢(shì)的最大值、瞬時(shí)值、有效值以及平均值表達(dá)式？ 2、峰值、有效值和平均值有什么區(qū)別？ 3、對(duì)于正弦式交變電流其有效值與最大值得關(guān)系是： ，是不是對(duì)一切交變電流都是如此？

4、 3、在我們經(jīng)常遇到的問題中，那些地方應(yīng)用有效值？那些地方應(yīng)用最大值？那些地方應(yīng)用平均值？ 三、反思總結(jié) 本節(jié)課學(xué)習(xí)的是描述交變電流的物理量。如：周期和頻率表示交變電流周期性變化快慢的物理量；最大值表明交變電流在變化過程中所能達(dá)到的最大數(shù)值，反映了交變電流的變化范圍；而有效值反映的是交流電的熱效應(yīng)在時(shí)間上的平均效果。交變電流的有效值是教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。 四、當(dāng)堂檢測(cè) 1、電阻R1、R2與交流電源按照?qǐng)D1方式連接，R1=10Ω，R2 =20Ω。合上開關(guān)S后，通過電阻R1的正弦交變電流i隨時(shí)間t變化的情況如圖2所示。則 ( )? A．通

5、過R1的電流有效值是1.2A B．R1兩端的電壓有效值是6V C．通過R2的電流最大值是1.2A D．R2兩端的電壓最大值是6V 答案：BD 2、如圖2所示，表示一交流電的電流隨時(shí)間的變化圖象，其中電流正值為正弦曲線的正半周，則該交流電的有效值為多少？ 答案： 課后練習(xí)與提高 1、圖5－2－1表示一交變電流隨時(shí)間變化的圖象。此交變電流的有效值是：（ ） A.5安 B.5安 C.3.5安 D. 3.5安 答案：B 2、如圖5－2－2所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)“冂”形導(dǎo)

6、線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=5/πT，線框的CD邊長(zhǎng)為20cm.CE、DF長(zhǎng)均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s，若從圖示位置開始計(jì)時(shí)， （1）寫出線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式； （2）若線框電阻r=3,再將AB兩端接“6V，12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能，小燈泡實(shí)際功率多大？ 解析：（1）注意到圖示位置磁感線與線圈平面平行，瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為余弦函數(shù)，先出最大值和角頻率： ω=2πn=100πrad/s Em=BSω=5/π×0.2×0.1×100π=10(V) 所以電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式應(yīng)為：e=10cos100πt(V)。 （2）小燈泡的電阻為R=U

7、額2／Ｐ額＝62/12=3Ω， 先求出交變電流電動(dòng)勢(shì)有效值 E=Em/=10(V) 此后電路可看成恒定電流電路，由于R=r, U=Em/2=5V，小于額定電壓，故小燈泡不能正常發(fā)光。其實(shí)際功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W) 3、將電阻為r的直導(dǎo)線abcd沿矩形框架邊緣加以彎曲，折成“п”形，其中ab=cd=L1，bc=L2。在線端a、d間接電阻R和電流表A，且以a、d端連線為軸，以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5-2-3所示，求： （1）交流電流表A的示數(shù)； （2）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°角的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量； （3）寫出彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，從圖示位置開始計(jì)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。 解析：（1）彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)到圖示位置時(shí)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值為Em=BL2ωL1= BωL1L2 產(chǎn)生電流的峰值為Im=Em/(R+r)= BωL1L2/(R+r) 電流表A的示數(shù)I=Im/=BωL1L2/2(R+r) （2）由圖示位置轉(zhuǎn)過90°角所用時(shí)間t=T/4=π/２ω 電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR=I2Rt=πωR B2L12L22/4(R+r)2 （3）電動(dòng)勢(shì)為e=Emcosωt= BωL1L2cosωt