人教版物理选修3-2 第5章第1节交变电流

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《认识交变电流》说课稿

《认识交变电流》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《认识交变电流》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析《认识交变电流》是高中物理选修 3-2 第五章第一节的内容。

在此之前，学生已经学习了恒定电流的相关知识，为学习交变电流奠定了基础。

本节课是交流电知识的起始课，对于后续学习交变电流的产生、描述、有效值等内容起着重要的铺垫作用。

教材首先通过展示生活中常见的交变电流应用实例，引入了交变电流的概念。

然后通过实验探究和理论分析，让学生了解交变电流的特点和产生原理。

教材内容注重知识的系统性和逻辑性，同时也注重培养学生的实验探究能力和思维能力。

二、学情分析学生在之前已经学习了恒定电流的相关知识，对电流、电压、电阻等概念有了一定的理解和掌握。

但是对于交变电流的概念和特点还比较陌生，需要通过实验和理论分析来帮助学生建立起对交变电流的认识。

高二的学生已经具备了一定的观察能力、实验能力和逻辑思维能力，但是在抽象思维和理论分析方面还需要进一步的培养和提高。

因此，在教学过程中，要注重引导学生通过观察实验现象、分析数据、进行推理和归纳，来理解和掌握交变电流的相关知识。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）知道交变电流的概念，了解交变电流与直流的区别。

（2）理解交变电流的产生原理，掌握交变电流的变化规律。

（3）会用图象和表达式描述交变电流。

2、过程与方法目标（1）通过实验观察和分析，培养学生的观察能力、实验能力和分析问题的能力。

（2）通过对交变电流产生原理的理论分析，培养学生的逻辑思维能力和推理能力。

（3）通过对交变电流图象和表达式的学习，培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

3、情感态度与价值观目标（1）通过了解交变电流在生活中的广泛应用，激发学生学习物理的兴趣和热情。

（2）通过实验探究和理论分析，培养学生实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

高二下学期物理人教版选修3-2 第5章第1节交变电流教案

5.1 交变电流教学设计一、基本信息课名 5.1 交变电流学科（版本）人教版高中物理选修3－2 章节第五章第一节学时一课时年级高二二、教材分析物理教材我们选用的是人教版，人教版物理选修3-2是针对理科班设计的物理必修课，课本重视物理知识板块的完整性和物理规律的内在联系，用多种演示实验和现实应用实例尽量充分揭示物理规律的内涵，应该说这对理科班学生深入理解物理规律，完整掌握物理知识板块都做好了充分铺垫。

教材注重知识的前后联系和推理演化，注重学生的自主学习和探究性学习，非常适合理科班学生提高思维能力，形成学科素养。

这节《交变电流》是教材电磁板块第五章第一节内容，是电磁理论在现实生活应用的典范。

电能是我们生活每时每刻都离不开的最重要的能量来源，交变电流是电能的利用和远距离传输的基础。

这节《交变电流》主要介绍交变电流的特性，产生原理和表达式。

课本通过手摇发电机的发电，增强学生对交变电流方向不断变化的理解；通过交流发电机的示意图引导学生探究交变电流的产生过程，同时利用分层设问的形式，锻炼了学生利用第四章电磁感应原理自行解决新情景物理问题的能力。

课本给出了正弦式交流电的表达式，并对峰值，瞬时值等概念做了强调。

最后课本以课外阅读的形式，对交流发电机做了深入介绍。

课本沿着从感性到理性，从定性到定量的思路，试着引导学生通过自学和探究最终对交变电流建立起完整清晰的印象。

三、学习者分析从生活中来，到生活中去，交变电流其实对学生来说不陌生，家庭电路中的交流电每天都接触，学生有一定的认识基础。

通过生活中的用电引入，从学生熟悉的事物入手，这样，既符合他们的认知规律，又使他们有亲切感，感觉物理就在身边，激发兴趣。

通过一年多的物理学习，宏志班的学生基本掌握了学习物理的技巧和能力，本班学生物理知识基础扎实，导学案能够积极主动的完成。

这节《交变电流》是继电磁感应学习之后，第一次利用所学知识理论，解决实际问题的尝试。

通过这节知识的学习，他们会学到一些新的物理概念，并深化和扩展原有知识的内涵。

物理：5.1《交变电流》导学案(新人教版选修3-2)

一、交变电流【学习重点】重点是交变电流产生分析及变化规律的推导；【学习难点】难点是交变电流的变化规律及应用【学习过程】问题一交变电流（1）________随时间做_________变化的电流叫做交变电流，简称交流；（2）________不随时间变化的电流称为直流；（3）________和_______都不随时间变化的电流叫做_________电流；练习：如图所示的的几种电流随时间变化的图线中，属于交变电流的是_______，属于正弦式交变电流的是______。

问题二交变电流的产生如图5－1－1所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程：1．过程分析2．结论：（1）在线圈转动时，磁通量最大时，磁通量的变化率__________；磁通量为0时，磁通量变化率_______；感应电动势的大小由_____________________决定，与___________无关。

（2）中性面：_______________________________，如图有________、_________位置；磁通量的变化率____________感应电动势e ＝________，_______感应电流感应电流方向________，线圈转动一周，感应电流方向改变______次(3线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为，磁通量的变化率，感应电动势、感应电流均，电流方向 . 问题三交变电流的变化规律● 推导：从中性面计时，t 时刻线圈中的感应电动势e 的推导： 1、线圈转过的角度为 θ =__________2、 ab 边的线速度跟磁感线方向的夹角为______________3、 ab 边的线速度大小_______________4、 ab 边产生的感应电动势e ab =_____________________________5、线圈产生的电动势e =_____________________________6、 N 匝线圈产生的电动势e =_____________________________ ● 结论：（1）交流电的电动势按正弦规律变化；（2）当θ =90°，即线圈处于__________位置时，电动势最大，即电动势的峰值E m =_____________ （3）交变电流的电动势随时间变化规律为（4）当负载为电灯等纯电阻用电器时：①电流按正弦规律为______________________________ ②电压按正弦规律变化____________________________特点【范例精析】例1、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，在线圈平面经过中性面瞬间： A.线圈平面与磁感线平行；B.通过线圈的磁通量最大；C.线圈中的感应电动势最大；D.线圈中感应电动势的方向突变。

高二物理选修3-2第五章5-1

第一节交变电流基础夯实1．如下图所示图象中属于交流电的有()答案：ABC解析：图A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交流电．正确答案为A、B、C.点评：判断电流为交变电流还是直流电就看方向是否变化．如D 选项，尽管大小随时间变化的图象与A相似，但因其方向不变，仍是直流电．2．(2011·山东曲阜一中高二期末)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是()A．线圈每经过中性面一次，感应电流方向改变一次，感应电动势方向不变B．线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次D．线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向都要改变一次答案：C3．(2011·泉州模拟)如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是()答案：A解析：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动，产生的正弦交变电动势为e＝BSωsinωt，由这一原则判断，A图中感应电动势为e＝BSωsinωt；B图中的转动轴不在线圈所在平面内；C、D图转动轴与磁场方向平行，而不是垂直．4．矩形线圈在磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V，那么该线圈由图所示位置转过30°，线圈中的感应电动势大小为()A．50V B．253VC．25V D．10V答案：B解析：由题示条件知：交变电流瞬时值表达式为e＝50cosωt＝50cosθ，当θ＝30°时，e＝253V，B对．5．(2010·嘉兴高二检测)一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO ′匀速转动，线圈平面位于如图2甲所示的匀强磁场中．通过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是( )A ．t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B ．t 1、t 3时刻线圈中感应电流方向改变C ．t 2、t 4时刻线圈中磁通量最大D ．t 2、t 4时刻线圈中感应电动势最小答案：B解析：t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量Φ最大，磁通量变化率ΔΦΔt＝0，此时感应电动势、感应电流为零，线圈中感应电流方向改变，A 错误，B 正确；t 2、t 4时刻线圈中磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，C 、D 错误．6．如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时的电流的方向相同，都是a→b→c→d D．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力答案：A解析：产生正弦交变电流的条件是轴和磁感线垂直，与轴的位置和线框形状无关，转到图示位置时产生的电动势E上具有最大值E m＝nBSω由欧姆定律I＝ER总可知此时I相等，故A对，B错．由右手定则可知电流为a→d→c→b，故C错．cd边受的安培力F＝BL cd I，故F一样大，D错．7．一台发电机产生正弦式电流，如果e＝400sin314t(V)，那么电动势的峰值是多少，线圈匀速转动的角速度是多少，如果这个发电机的外电路只有电阻元件，总电阻为2kΩ，写出电流瞬时值的表达式．答案：400V100π rad/s i＝0.2sin314t(A)解析：根据电动势的瞬时值表达式可知电动势的峰值：E m＝400V线圈的角速度：ω＝314rad/s＝100πrad/s由欧姆定律：I m＝E mR＝0.2A所以电流瞬时值表达式为i＝0.2sin314t(A)能力提升1．(2011·厦门模拟)处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直，在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合(如图所示)，线圈的cd边离开纸面向外运动，若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流方向为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图象是图中的()答案：C解析：分析交变电流的图象问题应注意图线上某一时刻对应线圈在磁场中的位置，将图线描述的变化过程对应到线圈所处的具体位置是分析本题的关键，线圈在图示位置时磁通量为零，但感应电流为最大值；再由楞次定律可判断线圈在转过90°的过程中，感应电流方向为正，故选项C正确．2．(2011·金华十校高二期末)如图一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图，下列说法中正确的是()A．t1时刻通过线圈的磁通量为零B．t2时刻线圈位于中性面C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e变化方向时，通过线圈的磁通量最大答案：D解析：t1、t3时刻感应电动势为零，线圈位于中性面位置，所以穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，A，C错误；t2时刻感应电动势最大，线圈位于中性面的垂面位置，穿过线圈的磁通量为零，B错误；由于线圈每经过一次中性面时，穿过线圈的磁通量的绝对值最大，e变换方向，所以D正确．3．(2010·天津一中高二期中)如图甲所示，虚线上方空间有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω匀速逆时针转动．设线框中感应电流的方向以逆时针为正，线框处于图示位置时为时间零点．那么，在图乙中能正确表明线框转动一周感应电流变化情况的是()图甲图乙答案：A4．(2011·南昌模拟)如图所示，矩形线圈abcd放在匀强磁场中，边ad在轴OO′上，若线圈绕轴匀速转动，产生的交流电动势e＝E m sinωt，如果将其转速增加一倍，其他条件保持不变，则电动势的表达式为()A ．e ＝2E m sin ωtB ．e ＝2E m sin2ωtC ．e ＝E m sin ωtD ．e ＝E m sin2ωt答案：B解析：设原来转速为n ，则角速度ω＝2πn ，感应电动势的峰值E m ＝NBSω当转速增加一倍，即为2n 时，其角速度ω′＝2π×2n ＝2ω 此时，感应电动势的峰值E ′m ＝NBS ·2ω＝2E m ，可见，此时电动势e ＝E m ′sin ω′t ＝2E m sin2ωt ，故选项B 正确．5．在两块金属板上加交变电压U ＝U m sin 2πTt ，当t ＝0时，板间有一个电子正好处于静止状态，下面关于电子以后运动情况的判断哪些是正确的( )A ．t ＝T 时，电子回到原出发点B ．电子始终向一个方向运动C ．t ＝T 2时，电子将有最大速度 D ．t ＝T 2时，电子的位移最大答案：BC解析：本题考查了带电粒子在交变电压所产生的交变电场中的运动问题．分析带电粒子的运动性质应从粒子运动的速度方向与受力方向的关系入手，二者同向，则粒子加速；反向，则粒子减速运动．电子在电场中受到变化的电场力的作用F ＝Eq ，电压变，故场强变．在第一个半周期内电子从静止开始作正向变加速运动，第二个半周期内作正向的变减速运动，一个周期结束时电子速度恰减为零．如此电子一直向一个方向运动，在t ＝(2k ＋1)T 2(k ＝0,1,2……)时刻速度是最大值．6．发电机的转子是匝数为100匝，边长为20cm 的正方形线圈，将它置于磁感应强度B ＝0.05T 的匀强磁场中，绕着垂直于磁场方向的轴以ω＝100πrad/s 的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时．线圈和外电路的总电阻R ＝10Ω.(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)线圈从计时开始，转过π3过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？答案：(1)i ＝2πsin100πtA (2)1×10－2C解析：感应电动势最大值为E m ＝nBSω.E m ＝100×0.05×0.2×0.2×100πV ＝20πVI m ＝20πRA ＝2πA ， ∴i ＝I m sin ωt ＝2πsin100πt A(2)线圈从计时开始，转过π3过程中通过线圈某一截面的电荷量q ＝I t ＝n ΔΦΔtR t ＝n ΔΦR .从中性面计时，转过π3，如图所示．ΔΦ＝BΔS＝BS(1－sin30°)＝12 BSq＝nBS2R＝100×0.05×0.2×0.220C＝0.220C＝1×10－2C.。

高中物理书目录(只含章节)

高中物理新课标教材目录（人教版）高中物理新课标教材·必修1第一章运动的描述第二章匀变速直线运动的研究第三章相互作用第四章牛顿运动定律高中物理新课标教材·必修2 第五章机械能及其守恒定律第六章曲线运动第七章万有引力与航天高中物理新课标教材·选修1-1 第一章电流第二章磁场第三章电磁感应第四章电磁波及其应用高中物理新课标教材·选修1-2 第一章分子动理论内能第二章能量的守恒与耗散第三章核能第四章能源的开发与利用高中物理新课标教材·选修2-1 第一章电场直流电路第二章磁场第三章电磁感应第四章交变电流电机第五章电磁波通信技术第六章集成电路传感器高中物理新课标教材·选修2-2 第一章物体的平衡第二章材料与结构第三章机械与传动装置第四章热机第五章制冷机高中物理新课标教材·选修2-3 第一章光的折射第二章常用光学仪器第三章光的干涉、衍射和偏振第四章光源与激光第五章放射性与原子核第六章核能与反应堆技术高中物理新课标教材·选修3-1第一章静电场第二章恒定电流第三章磁场高中物理新课标教材·选修3-2 第四章电磁感应第五章交变电流第六章传感器高中物理新课标教材·选修3-3 第七章分子动理论第八章气体第九章物态和物态变化第十章热力学定律高中物理新课标教材·选修3-4第十一章机械振动第十二章机械波第十三章光第十四章电磁波第十五章相对论简介高中物理新课标教材·选修3-5 第十六章动量守恒定律第十七章波粒二象性第十八章原子结构第十九章原子核。

物理选修3-2交变电流公式

物理选修3-2交变电流公式高中物理教材人教版选修3-2第五章介绍了交变电流，下面是店铺给大家带来的物理选修3-2交变电流公式，希望对你有帮助。

高中物理交变电流公式1.电压瞬时值e=Emsinωt电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总3.正(余)弦式交变电流有效值：E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2;I=Im/(2)1/24.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出5.在远距离输电中，采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损′=(P/U)2R;(P损′：输电线上损失的功率，P:输送电能的总功率，U:输送电压，R:输电线电阻)〔见第二册P198〕;6.公式1、2、3、4中物理量及单位：ω角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。

注：(1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即：ω电=ω线，f电=f线;(2)发电机中，线圈在中性面位置磁通量最大，感应电动势为零，过中性面电流方向就改变;(3)有效值是根据电流热效应定义的，没有特别说明的交流数值都指有效值;(4)理想变压器的匝数比一定时，输出电压由输入电压决定，输入电流由输出电流决定，输入功率等于输出功率，当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大，即P出决定P入;(5)其它相关内容：正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。

高中物理学习方法1.善于观察，勤于思考。

法拉第曾经说过：“没有观察，就没有科学，科学发现诞生于仔细的观察之中”。

对于初学物理的初中学生，尤其要重视对现象的仔细观察。

因为只有通过对现象的观察，才能所学的物理知识有生动、形象的感性认识;只有通过仔细、认真的观察，才能使我们对所学知识的理解不断深化。

集体备课高中物理选修3-2第五章交流电

幻灯片1高中物理选修3-2第五章《交流电》教材分析与教学建议青岛十七中高二物理集备组2007.9.26幻灯片2第五章交流电交变电流2 描述交变电流的物理量电感和电容对交变电流的影响变压器电能的输送2007考试说明1 交变电流.交变电流的图像Ⅰ2 正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ3 理想变压器Ⅰ4 远距离输电Ⅰ幻灯片3一教学的思考●1教学的难点●2教学的重点●3考试的热点有效值的概念,远距离输电过程的有关计算.交流电的变化规律及其应用,理想变压器的应用.交流电的变化规律及其应用.幻灯片4教学的时间安排第1单元§5.1 交变电流（1学时）§5.2 描述交变电流的物理量（1学时）习题课（1 学时）第2单元§5.3 电感和电容对交变电流的影响（1学时）第3单元§5.4 变压器（2学时）§5.5 电能的输送（1学时）幻灯片5二、教学设计思路及教学建议1、交变电流2、描述交变电流的物理量3、电感和电流对交变电流的影响4、变压器5 、电能的输送幻灯片6第一节、交变电流教学目标（一）知识与技能1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。

2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。

3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。

（二）过程与方法1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。

2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。

3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。

（三）情感、态度与价值观通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性重点：交变电流产生的物理过程的分析。

难点：交变电流的变化规律及应用。

幻灯片75.1 交变电流一.交变电流的产生过程1.理论探究教材并没有直接给出线圈在各个位置时电流的方向,而是以问题的方式引导学生自己分析. 幻灯片8建议:将一个周期内的四个位置和四个过程的电流大小、方向从中性面起依次以问题的形式展现,让学生对交变电流的产生过程有一个完整的认识（1）图5.1-3中，甲图所示时刻线圈中电流为多大？在线圈由甲转到乙的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到乙图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？（2）在线圈由乙转到丙的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丙图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？幻灯片9（3）在线圈由丙转到丁的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？到丁图所示时刻，线圈中电流大小有何特点？（4）在线圈由丁转到甲的过程中，AB中电流向哪个方向流动？大小如何变化？幻灯片102.实验验证(1)幻灯片11(2)给出交流电和直流电的概念.(强调方向的区别)在课后的问题与练习中有两道题用到Em==NBSω二.交变电流的变化规律教材中未对交变电流的瞬时值表达式作理论推导，建议在实际教学中对交变电流的瞬时值表达式进行推导。

2020年春人教版高二物理选修3-2单元检测卷：第五章交变电流

第五章交变电流一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.关于电感对交变电流的影响，下列说法正确的是()A．电感不能通直流电流，只能通交变电流B．电感对各种不同频率的交变电流的阻碍作用相同C．同一电感线圈对频率低的交变电流的阻碍较小D．同一电感线圈对频率高的交变电流的阻碍较小2.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比是10∶1，原线圈输入交变电压u＝141.4sin 50πt(V)，O是副线圈上、下匝数比为1∶4处抽出的线头，R1＝2 Ω，R2＝8 Ω，则()A．开关S断开时，电流表的示数为0.14 AB．开关S闭合时，电流表的示数为0.1 AC．开关S断开时，两电阻总的电功率为20 WD．开关S闭合时，两电阻总的电功率为20 W3.如图所示的电路中，正弦交流电源电压的有效值为220 V，则关于交流电压表的示数，以下说法中正确的是()A．等于220 VB．大于220 VC．小于220 VD．等于零4.如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 000sin 100πt V的交变电压，副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电，该电器正常工作，由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100 HzC．副线圈中电流的有效值为4 AD．变压器的输入功率为880 W5.下列说法中正确的是()A．电感器对交流有阻碍作用是因为电感器有电阻B．电容器对交流有阻碍作用是因为电容器有电阻C．电感器、电容器和电阻一样，电流通过它们做功时都是电能转化为内能D．在交变电流中，电阻、感抗、容抗可以同时存在6.如图所示，属于交流电的是()A．B．C．D．7.如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()A．电压表V1示数增大B．电压表V2、V3示数均增大C．该变压器起升压作用D．变阻器滑片是沿c→d的方向滑动8.图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1＝n4<n2＝n3，四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R，A1、A2为相同的理想交流电流表，L1、L2为相同的小灯泡，灯丝电阻R L>2R，忽略灯丝电阻随温度的变化．当A，B端接入低压交流电源时()A．A1、A2两表的示数相同B．L1、L2两灯泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2两端的电压小于R4两端的电压9.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n.原线圈接正弦交流电压U，输出端A、A1、A2、A3为理想交流电流表，R为三个完全相同的电阻，L为电感，C为电容，当输入端接通电源后，电流表A读数为I.下列判断正确的是()A．副线圈两端的电压为nUB．通过副线圈的最大电流IC．电流表A1的读数I1大于电流表A2的读数I2D．电流表A3的读数I3＝010.在如图甲所示电路的MN间加如图乙所示正弦交流电，负载电阻为200 Ω，若不考虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A．311 V,1.10 AB．220 V,1.10 AC．220 V,3.11 AD．311 V,3.11 A11.如图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示．此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为()A．110 VB．156 VC．220 VD．311 V12.某研究小组的同学利用铜芯电缆线和灵敏电流计做摇绳发电的探究实验．如图所示，他们将电缆线和灵敏电流计连成闭合回路，在操场上由两位同学手摇导线，其他同学观察灵敏电流计的指针变化．在下列说法中，你认为正确的研究结果应符合()A．摇动绳子时，流过灵敏电流计的电流是大小变化的直流电B．摇动绳子时，灵敏电流计中电流的大小与两同学的站立方位无关C．仅增加绳子的长度，灵敏电流计中的电流的最大值增大D．仅增加摇绳的频率，灵敏电流计中的电流的最大值不变13.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝10sin (20πt) V，则下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为零C．t＝0时，线圈切割磁感线的有效速度最大D．t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值14.旋转电枢式发电机产生的感应电动势为e＝εm sinωt伏．如果将电枢的匝数增加1倍，转速增加1倍，其他条件不变，感应电动势为()A．e＝2εm sin 2ωt伏B．e＝2εm sin 4ωt伏C．e＝4εm sin 2ωt伏D．e＝4εm sin 4ωt伏15.一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e＝10sin 20πt V，当该线圈与一阻值为8 Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是()A．t＝0时，线圈平面位于中性面B．t＝0时，穿过线圈的磁通量为0C．电阻的热功率为16 WD．用电压表测路端电压时读数为11.3 V16.矩形线框绕垂直于磁场的轴匀速转动产生交流电，电动势瞬时值表达式为e＝220sin 100πt(V)，下列说法正确的是()A．t＝0时刻穿过线框的磁通量为最大B．电动势的有效值220VC．交流电的周期为0.01 sD．若转速增大1倍，其它条件不变，则电动势瞬时值表达式为e＝440sin 100πt(V)17.如图所示，N匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO′匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在OO′左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表A，下列说法正确的是()A．从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e＝NBωS sinωtB．电流表的示数I＝NBSC．R两端电压有效值U＝NBSD．一个周期内R的发热量Q＝18.有一理想变压器，副线圈所接电路如图所示，灯L1、L2为规格相同的两只小灯泡．当S断开时，灯L1正常发光．S 闭合后，下列说法正确的是()A．灯L1、L2都能正常发光B．原线圈的输入功率减小C．原、副线圈的电流比增大D．电阻R消耗的功率增大19.标有“220 V,0.5 μF”字样的电容器能接入下面哪个电路中使用？()A．220sin 100πt VB．220 V的照明电路中C．380sin 100πt VD．380 V的照明电路中20.以下说法正确的是()A．交变电流的有效值就是它的平均值B．任何交变电流的有效值都是它最大值的倍C．如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为D．以上说法均不正确第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)21.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线．(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断________线圈的匝数较多(选填“A”或“B”)．(2)如果把它看成理想变压器，现要测定A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)三、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)22.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．一个电阻是R0、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t＝0时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v＝v max sinωt.不计导轨电阻，求：(1)从t＝0到t＝时间内电阻R产生的热量；(2)从t＝0到t＝时间内外力F所做的功．23.发电机输出功率为40 kW，输出电压为400 V，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5 Ω，然后再用降压变压器将电压降为220 V供用户使用，求：(1)输电线上损失的电功率是多少；(2)降压变压器的变压比是多少．24.如图所示，匀强磁场B＝0.50 T，矩形线圈的匝数N＝100 匝，边长Lab＝0.20 m，Lbc＝0.10 m，以3 000 r/min的转速匀速转动，若线圈平面通过中性面时开始计时，试求：(1)交变电动势的瞬时值表达式；(2)若线圈总电阻为2 Ω，线圈外接电阻为8 Ω，写出交变电流的瞬时值表达式；(3)线圈从中性面转动的过程中，交变电动势的平均值．答案解析1.【答案】C【解析】电感线圈可以通直流，A项错误；电感对不同频率的交变电流的阻碍作用不同，B项错误；同一个电感线圈对高频交变电流的阻碍作用较大，对低频交变电流阻碍作用较小，D项错误，C项正确．2.【答案】B【解析】由题知输入电压的有效值为100 V，再根据电压与匝数成正比知输出电压为10 V．S断开时，副线圈中的电流为＝1 A，所以原线圈中电流为0.1 A，故A错误；S闭合时，两电阻并联，电压各为2 V和8 V，副线圈中消耗的功率P＝＋＝10 W，输入功率等于输出功率，所以原线圈中电流为I＝＝0.1 A，故B正确，D错误；S断开时两电阻总的电功率为P＝10×1＝10 W，故C错误．3.【答案】C【解析】虽然交变电流能通过电容器，但也受到阻碍作用，电容器与电阻串联，根据分压原理可知电阻两端的电压小于电源电压，电压表测的是电阻两端的电压，C正确．4.【答案】C【解析】副线圈通过电阻r＝6 Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电，该电器正常工作，导线(副线圈)中电流I＝4 A，导线损失电压Ur＝24 V，副线圈两端电压为220 V＋24 V＝244 V，由变压器变压公式可知原、副线圈的匝数比为11 000∶244＝2 750∶61，选项A错误，C正确；交变电压的频率为50 Hz，选项B错误；导线损失功率为P＝I2r＝96 W，变压器的输入功率为880 W＋96 W＝976 W，选项D错误．5.【答案】D【解析】交流通过线圈时，在线圈上产生自感电动势，对电流的变化起阻碍作用，选项A错误；交流通过电容器时，电容器两极间的电压与电源电压相反，阻碍了电流的流动，选项B错误；电流通过它们做功时，只有在电阻上产生电热，而在线圈上产生磁场能，在电容器上产生电场能，选项C错误，选项D正确．6.【答案】C【解析】方向随时间做周期性变化是交变电流最重要的特征．A、B、D三项所示的电流大小随时间做周期性变化，但其方向不变，不是交变电流，它们所表示的是直流电．C选项中电流的方向随时间做周期性变化，故选C.7.【答案】D【解析】电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1＝U2I2，则U1ΔI1＝U2ΔI2，ΔI2＞ΔI1，故U2＜U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿c→d 的方向滑动，选项D正确．8.【答案】D【解析】由于n1<n2，所以左边的理想变压器为升压变压器，低压交流电源经过理想升压变压器后，由于功率不变，所以电流变小，则A1表的示数小于A2表的示数，故A项错误；由＝，U3＝U2－I A1·2R及＝可知，L1两端的电压U L1＝U4＝U1－·I A1·2R，又L2两端的电压U L2＝U1－I A2·2R，因I A1<I A2，故U L1>U L2，由P＝可知，L1的功率大于L2的功率，所以L1的亮度大于L2，故B项错误；由于A1表的示数小于A2表的示数，由P＝I2R可知，R1消耗的功率小于R3消耗的功率，故C项错误；由于A1表的示数小于A2表的示数，由U＝IR可知，R2两端的电压小于R4两端的电压，故D项正确．9.【答案】C【解析】A、根据＝＝n得：＝n，所以R1两端的电压为：，故A错误；根据题意得副线圈的电流为I，所以通过副线圈的最大电流为I，故B错误；线圈会产生感应电流阻碍原电流即I1＞I2，故C正确；电容器通交流阻直流，故有电流通过电流表A3，即I3≠0，故D错误．10.【答案】B【解析】交流电源电压的有效值U＝V≈220 V；由欧姆定律可知，电路中电流I＝＝A＝1.1 A.11.【答案】B【解析】从u－t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为220 V；后半周期电压为零．根据有效值的定义，×T＝×＋0，得U＝156 V，选B.12.【答案】C【解析】摇动绳子时，流过灵敏电流计的电流是交流电，且两同学的站立方位、绳子的长度、摇绳的频率等因素均会影响绳中的电流大小，C对．13.【答案】A【解析】由电动势e＝10sin (20πt) V知，从线圈位于中性面时开始计时，所以t＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A正确，B、C错误．当t＝0.4 s时，e＝10sin(20π×0.4) V＝0，D错误．14.【答案】C【解析】根据公式E m＝nBSω可得将电枢的匝数增加1倍，转速增加1倍后产生的电动势最大值为εm′＝4εm，所以变化后的感应电动势表达式为e＝4εm sin 2ωt，故选C.15.【答案】A【解析】因为电动势的表达式是正弦函数，所以是从中性面开始计时的，故A正确；t＝0时，线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，故B错误；电动势的有效值为10 V，所以电路中的电流为：I＝＝1 A，所以电阻的热功率为P＝I2R＝8 W，故C错误；用电压表测路端电压时读数为U＝IR＝8 V，故D错误．故选A.16.【答案】A【解析】线框中电动势为正弦规律变化，t＝0时刻线框中感应电动势为零，故此时线框处于中性面上，磁通量最大，A对；电动势的有效值为U＝＝220 V，B错；交流电的周期为：T＝＝0.02 s，C错；若转速增大1倍，则最大值增大1倍，角速度也增加1倍；故表达式为：e＝440sin 200πt，D错．17.【答案】B【解析】线框始终只有一半面积在磁场中，故瞬时电动势为e＝()sinωt，电压有效值为U＝NBS，电流表的示数I＝＝NBS，A、C错误，B正确．Q＝T＝，D错误．18.【答案】D【解析】当S闭合后，电路的电阻减小，副线圈的电流增大，所以通过电阻R的电压增大，灯泡两端的电压减小，灯L1、L2都不能正常发光，故A错误；由于副线圈中负载电阻减小，消耗的功率P＝，故消耗的功率增大，输入功率等于输出功率，故原线圈的输入功率增大，故B错误，D正确；变压器原、副线圈的匝数不变，故原、副线圈中电流之比不变，故C错误．19.【答案】A【解析】220 V是电容器的耐压值即最大承受值，所以选A.20.【答案】D【解析】有效值是根据电流的热效应来定义的，平均值并不是有效值，例如线圈在匀强磁场中转动一圈，其平均电动势为零，故A错．在正弦(余弦)式交变电流中，其有效值为最大值的倍，对于其他交变电流并不一定满足此关系，故B错．交变电流要产生热量需要一定的时间，C选项中没有说明时间，因此是错误的．21.【答案】(1)A(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA n【解析】(1)A由题图乙可知A位置的阻值大于B位置的阻值，由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的．(2)①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈；②把低压交流电源接B线圈，测得线圈的输出电压为U；③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈的输出电压为UA.则nA＝n.22.【答案】(1)(2)mv＋【解析】(1)导体棒产生的感应电动势e＝BLv＝BL·v max sinωt，是正弦式交变电流，其有效值为E＝＝在Δt＝＝T的时间内，电阻R上产生的热量为Q＝I2RT＝2R＝.(2)从t＝0到t＝的时间是周期，在这段时间内对导体棒运用能量守恒定律得：W外＝mv＋Q′Q′是这段时间内电阻R和R0产生的热量，则Q′＝·＝则这段时间外力F所做的功为W外＝mv＋.23.【答案】(1)2.0×103W(2)【解析】(1)发电机输出的电压为400 V，经升压变压器后电压变为U＝×400 V＝2.0×103V，由P＝UI得输电线上的电流I＝＝A＝20 A，输电线上的功率损失ΔP＝I2·R＝202×5 W＝2.0×103W；(2)输电线上的电压损失ΔU＝I·R＝20×5 V＝100 V，加在降压变压器原线圈两端的电压U1＝U－ΔU＝2.0×103V－100 V＝1.9×103V，降压变压器副线圈两端的电压(用户所需的电压)U2＝220 V．降压变压器的变压比＝＝＝.24.【答案】(1)e＝314sin 314t V【解析】(1)角速度为ω＝2πn＝2π×rad/s＝314 rad/s；电动势的最大值为：E m＝NBSω＝100×0.5×(0.2×0.1)×314＝314 V，故交变电流的瞬时值表达式为e＝E m sinωt＝314sin 314t(V)．(2)电流的最大值：I m＝＝A＝31.4 A故电流的瞬时值表达式为：i＝I m sinωt＝31.4sin 314t(A)(3)线圈从中性面开始转90°角的过程中，平均电动势：＝N＝＝＝200 V.。

高中物理选修3-2 第五章交变电流第1节交变电流同步练习

第五章交变电流第一节交变电流同步练习一、单选题1.小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示，此线圈与一个R=10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是（）A. 该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（25πt）VB. 该交流电的频率为50HzC. 该交流电的电压的有效值为100D. 若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W2.某线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过它的磁通量φ随时间的变化规律如图所示，那么在图中（）A. t1时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B. t2时刻，穿过线圈的磁通量变化率为零C. t3时刻，线圈中的感应电动势达最大值D. t4时刻，线圈中的感应电动势达最大值3.单匝矩形线圈abcd边长分别为l1和l2，在匀强磁场中可绕与磁场方向垂直的轴OO′匀角速转动，转动轴分别过ad边和bc边的中点，转动的角速度为ω．磁场的磁感应强度为B．图为沿转动轴OO′观察的情况，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ，此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为（）A. 2Bl1l2ωcosθB. 3Bl1l2ωsinθC. Bl1l2ωcosθD.Bl1l2ωsinθ4.如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda方向为电流正方向，则下列说法正确的是（）A. 乙图中ab时间段对应甲图中A至B图的过程B. 乙图中bc时间段对应甲图中C至D图的过程C. 乙图中d时刻对应甲图中的D图D. 若乙图中d处是0.02 s，则1 s内电流的方向改变50次5.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法正确的是（）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最小B. 在中性面时，磁通量的变化率最大，感应电动势最大C. 线圈通过中性面时，电流的方向发生改变D. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零6.矩形线框垂直于匀强磁场且位于线框平面的轴匀速转动时产生交变电流，下列说法正确的是（）A. 当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B. 当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势为零第1页，共9页C. 每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次D. 线框经过中性面时各边切割线的速度为零7.线圈的匝数为100匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈磁通量随时间的变化规律如图所示．下列结论正确的是（）A. 在t=0 s和t=0.2s时，线圈平面和磁场垂直，电动势最大B. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈平面和磁场垂直，电动势为零C. 在t=0.2s和t=0.4s时电流改变方向D. 在t=0.1s和t=0.3 s时，线圈切割磁感线的有效速率最大二、多选题8.在匀强磁场中，一矩形金属线框在匀强磁场中绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（）A. t=0.01s时穿过线框的磁通量最小B. t=0.01s时穿过线框的磁通量变化率最大C. 该线框匀速转动的角速度大小为100πD. 电动势瞬时值为22V时，线圈平面与中性面的夹角可能为45°9.如图矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻R．在线圈由图示位置转过90°的过程中（）A. 磁通量的变化量△φ=nBSB. 平均感应电动势=C. 通过电阻的电量为D. 电阻R产生的焦耳热Q=10.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为5.0Ω接一只电阻为95.0Ω如图乙所示，则正确的是（）A. 周期为0.02sB. 电路中的电压表的示数为220VC. 该交变电动势的瞬时值表达式为e =220sin（100πt）D. 发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为20J11.如图所示，发电机的矩形线圈面积为S，匝数为N，绕OO′轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动．从图示位置开始计时，下列判断正确的是（）A. 此时穿过线圈的磁通量为NBS，产生的电动势为零B. 线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωsinωtC. P向下移动时，电流表示数变小D. P向下移动时，发电机的电功率增大12.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中（）A. 0时刻感应电动势最大B. 0.05s时感应电动势为零C. 0.05s时感应电动势最大D. 0～0.05s这段时间内平均感应电动势为0.4V13.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，当线框的转速为n1时，产生的交变电动势的图线为甲，当线框的转速为n2时，产生的交变电动势的图线为乙．则（）A. t=0时，穿过线框的磁通量均为零B. 当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零C. n1：n2=3：2D. 乙的交变电动势的最大值是V三、计算题14.如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=10cm，匝数N=100匝，电阻r=1Ω的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速n =r/s，有一电阻R=9Ω，通过电刷与两滑环接触，R两端接有一理想电压表，求：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，写出电动势瞬时植表达式；（2）求从中性面开始转过T时的感应电动势与电压表的示数；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功．第3页，共9页15.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共200匝；线圈总电阻r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以角速度ω=100πrad/s匀速转动．（1）若线圈经图示位置时开始计时，写出线圈中感应电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻R的电流有效值．16.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s 的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相接．求：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式（2）电键S合上时，电压表和电流表示数；（3）通过电阻R的电流最大值是多少；（4）电阻R上所消耗的电功率是多少．答案和解析【答案】1. D2. D3. D4. B5. C6. C7. B8. CD9. BCD10. AC11. BD12. ABD13. BCD14. 解：（1）角速度ω=2πn=200rad/s电动势的最大值E m=NBSω=100×0.2×0.12×200=40V表达式e=E m sinωt=40sin200t（V）（2）电压有效值E =V电压表示数U ==18V从中性面开始转过T时的感应电动势e =40×sin（3）外力做的功转化为电能W=EIt=E=4800J答：（1）若从线圈通过中性面时开始计时，电动势瞬时植表达式为e=40sin200t（V）；（2）从中性面开始转过T 时的感应电动势为V，电压表的示数为18V；（3）在1分钟内外力驱动线圈转动所作的功为4800J．15. 解：（1）感应电动势最大值为E m=NBS ω=200××0.05×100πV=1000V由于从中性面开始计时，则瞬时值表达式为：e=E m sin（ωt）=1000sin（100πt）V（2）流过电阻R的最大电流I m ===100A通过电阻R的电流有效值I ===50A．答：（1）若线圈经图示位置开始计时，线圈中感应电动势瞬时值的表达式是e=1000sin（100πt）V；（2）通过电阻R的电流有效值是50A．16. 解：（1）产生的感应电动势的最大值为瞬时表达式为闭合s 时，有闭合电路的欧姆定律可得电压为U=IR=40V（3）通过R 的电流最大值为（4）电阻R上所消耗的电功率P= IU=2×40 W=80 W．答：（1）若从线圈图示位置开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式为（2）电键S合上时，电压表和电流表示数分别为40V，2A；（3）通过电阻R 的电流最大值是（4）电阻R上所消耗的电功率是80W【解析】1. 解：A、由图象可知交变电流的周期T=0.04s ，角速度，频率f =Hz，故该交流电压瞬时值的表达式u=100sin（50πt）V，故AB错误；第5页，共9页C、该交流电的电压的有效值为，故C错误；D、若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为：P=，故D正确故选：D从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解．2. 解：A、t1时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，t2时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大．故AB 错误．C、t3时刻，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则感应电动势为零．故C错误．D、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大．故D正确．故选：D．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量φ随时间的变化图线的斜率反映感应电动势的大小．解决本题的关键知道感应电动势与磁通量变化率的关系，知道图线的斜率反映感应电动势的大小．3. 解：矩形线圈在匀强磁场中做匀角速转动，产生交流电，感应电动势的最大值为：E m=nBSω=nBL1L2ω根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，在该时刻线圈转动到ab边的速度方向与磁场方向夹角为θ时，θ=ωt；此时线圈中产生的感应电动势的瞬时值为：e=Bl1l2ωsinθ．故选：D发电机产生正弦式交变电流，根据公式E m=nBSω求解最大电动势，根据电动势的瞬时值表达式：e=E m sinωt，即可得出结论．本题关键是记住交流电最大值表达式E m=nBSω，然后结合电动势的瞬时值表达式即可．4. 解：从线圈转过中性面的位置开始计时，所以电流在开始时为0；线圈在匀强磁场中绕轴逆时针匀速转动时，切割磁感线，产生电流，根据右手定则可以判定；A、乙图中ab，感应电流为正方向，且大小在减小，根据楞次定律，则有：感应电流方向abcda，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中B至C图的过程，故A错误；B、乙图中bc，感应电流为负方向，且大小在增大，根据楞次定律，则有：感应电流方向adcba，根据法拉第电磁感应定律，则有：感应电流的大小在增大，所以对应甲图中C至D图的过程，故B正确；C、乙图中d时刻，感应电流为零，则磁通量的变化率最小，即磁通量最大，且电流有负变为零，故对应A 图，故C错误；D、若乙图中D等于0.02s，则周期为0.02s，则交流电的频率为50Hz，而一个周期内电流方向改变两次，所以1s内电流的方向改变了100 次；故D错误；故选：B．该位置的磁通量最大，感应电流为0，是中性面．矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时，在线圈中产生正弦交流电该题考查交流电的产生、中性面与交流电的图象，要明确线圈的转动图象与交流电的瞬时电动势的图象之间的关系．5. 解：A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误．B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零．故B错误．C、线圈每次通过中性面，电流的方向均会发生改变；故C正确；D、穿过线圈的磁通量为零时，线圈与磁场平行，有两边垂直切割磁感线，感应电动势最大．故D错误．故选：C．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流．在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零．线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．本题考查正弦式电流产生原理的理解能力，抓住两个特殊位置的特点：线圈与磁场垂直时，磁通量最大，感应电动势为零；线圈与磁场平行时，磁通量为零，感应电动势最大．6. 解：A、在中性面时感应电流为零，感应电动势为零，线圈与磁场垂直，磁通量最大．故A错误；B、当穿过线框的磁通量为零时，线框中感应电动势最大；故B错误；C、每当线框掠过中性面时，感应电动势和感应电流方向就改变一次；故C正确；D、左右两边要切割磁感线的速度不为零，但由于相互抵消而使磁通量为零；故D错误；故选：C．线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由电流图象读出感应电流的变化．由欧姆定律得知感应电流与感应电动势成正比，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．7. 解：A、在t=0 s和t=0.2 s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，感应电动势最大，故A错误；B、在t=0.1 s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故B正确；C、在t=0.2s和t=0.4s时，磁通量最最小，线圈位于与中性面垂直位置，电流方向没有发生变化，故C错误；D、在在t=0.1s和t=0.3 s时，磁通量最大，线圈处于中性面位置，感应电动势为零，故磁通量变化率为零，线圈切割磁感线的有效速率最小，故D错误；故选：B．交变电流产生过程中，线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大；结合Φ-t图象分析答题．要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：中性面和垂直中性面时，掌握电流产生过程即可正确解题．8. 解：A、由图象知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，变化率最小，故AB错误；C、由图象得出周期T=0.02s，所以ω==100πrad/s，故C正确D、当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=311sin（100πt）V，电动势瞬时值为22V时，代入瞬时表达式，则有线圈平面与中性面的夹角正弦值sinα=，所以线圈平面与中性面的夹角可能为45°，故D正确；故选：CD．从图象得出电动势最大值、周期，从而算出频率、角速度；磁通量最大时电动势为零，磁通量为零时电动势最大本题考查了对交流电图象的认识，要具备从图象中获得有用信息的能力，并掌握有效值与最大值的关系．9. 解：A、图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS，△Φ=Φ2-Φ1=BS．故A错误．B 、根据法拉第电磁感应定律得，平均感应电动势，△t =解得=，故B正确；C、通过电阻R的电量q=It =t=n，得到q =，故C正确；D、电流的有效值为I =，E =，电阻R所产生的焦耳热Q=I2Rt，解得Q =，故D正确．故选：BCD．图示位置磁通量为Φ1=0，转过90°磁通量为Φ2=BS=Φ2-Φ1．根据法拉第电磁感应定律求解平均感应电动第7页，共9页势．根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，I为有效值．根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电量．对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值．注意磁通量与线圈的匝数无关．10. 解：A、由甲图可知交流电的周期T=0.02s，故A正确；B、由甲图可知交流电的最大值为E m=220V，故有效值E=220V，电压表示数U=V=209V．故B错误；C、角速度，故该交变电动势的瞬时值表达式为e=220sin（100πt），故C正确；D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=t=×1J=24.2J．故D错误．故选：AC．由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数．根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数．根据电压有效值求出灯泡消耗的功率．由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热．交流电的电压、电流、电动势等等物理量都随时间作周期性变化，求解交流电的焦耳热、电功、电功率时要用交流电的有效值，求电量时用平均值．11. 解：A、此时线圈位移中性面，穿过线圈的磁通量最大为BS，故A错误；B、产生的感应电动势的最大值为E m=NBSω，从中性面开始计时，故e=NBSωsinωt，故B正确；C、当P位置向下移动、R不变时，副线圈匝数增大，根据理想变压器的变压比公式，输出电压变大，故电流变大，功率变大，故输入功率变大，故C错误，D正确故选：BD正弦式交流发电机从中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωsinωt；电压表和电流表读数为有效值本题关键明确交流四值、理想变压器的变压比公式、功率关系，注意求解电量用平均值12. 解：A、由图示图象可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A正确；B、由图示图象可知，0.05s时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，C错误；D、由法拉第电磁感应定律可知，0～0.05s内平均感电动势：E===0.4V，故D正确；故选：ABD．根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比．通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小．本题关键是掌握好图象的含义，磁通量比时间其物理含义为感应电动势，即图象的斜率表示感应电动势．13. 解：A、由图象知t=0时，电动势为零，穿过线框的磁通量最大，A错误；B、当t=0时，穿过线框的磁通量变化率均为零，B正确；C、由图象知=37.5，=25，所以n1：n2=3：2，C正确；D、由图象知NBS×2πn1=10V，所以，乙的交变电动势的最大值是NBS×2πn2=V，D正确；故选BCD根据图象判断初始时刻电动势为零，所以是从中性面开始计时，磁通量最大，磁通量变化率为零，由图象知道周期，求出转速之比，根据最大值的表达式判断D．本题考查了交流电的产生和原理，能够从图象中获取对我们解决问题有利的物理信息．14. （1）交流发电机产生电动势的最大值E m=nBSω，从线圈通过中性面时开始计时，电动势表达式为e=E m sinωt．（2）交流电压表测量的是路端电压有效值，根据闭合电路欧姆定律和最大值是有效值的倍，进行求解．（3）根据焦耳定律Q=EIt求解整个回路发热量，即可得到外力做功．解决本题的关键掌握正弦式交流电峰值的表达式E m=nBSω，知道从中性面计时，电动势表达式为e=E m sinωt，要注意求电功时必须用有效值求解．15. 从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=E m s inωt，由E m=NBSω求出E m．根据闭合电路欧姆定律求最大电流I m，通过电阻R的电流有效值I =．本题考查对交流发电机原理的理解能力．对于交流电表，显示的是交流电的有效值．瞬时值表达式要注意计时起点，不同的计时起点表达式的初相位不同．16. （1）由E m= nBSω求得最大值，根据e=E m cosωt求得瞬时表达式；（2）电压表和电流表测量的是有效值，根据闭合电路的欧姆定律即可判断；（3）根据求得最大值；（4）有P=UI求得产生的功率本题考查了求电压表与电流表示数、求电阻消耗的功率问题，求出感应电动势的最大值、掌握最大值与有效值间的关系、应用欧姆定律即可正确解题．第9页，共9页。

江西省吉安市永丰中学高二人教版物理选修3-2课件：《5.2描述交变电流的物理量》(共21张PPT)

（2）正弦交流电的有效值与最大值的关系：
E
Em
注意：A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。 C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
第五章交变电流
2
第五章交变电流
(1)Q 2I Rt1 2I Rt 2 2.8J
(2)Q I Rt
第五章
2 1 2
2 2
I 2.8 A
交变电流
４、有效值：
（1）定义：
E
U
I
根据电流的热效应来规定，让交流电和直流通过相同阻值的电阻，如果他们在一个周期内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。
交变电流
例1.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系，如图所示，如果其它条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ B ）
A．400V，0.02s C．400V, 0.08s B．200V, 0.02s D．200V, 0.08s
第五章
交变电流
练习1：如图所示为某正弦交流电流的图像，求其峰值、周期和角速度，并写出该电流的瞬时值表达式。
解析：从图中可看出交变电流的周期T＝0.02s，在t＝0.0025s＝T／8 时，电流为14.14A，而t＝T／8时线圈从中性面转过的角度为45°。由电流表达式i＝Imsinω t得：14.14＝Imsin45° Im＝14.14／sin45°＝20A 而ω ＝2π ／T＝314rad/s.
故此电流的瞬时表达式为i＝20sin314t(A)
1
50sin(10 t )V
300 300 100 0.05 2 sin(2 t) 60 60

高中物理第五章1交变电流课件新人教版选修3

第五章交变电流 1 交变电流
[学习目标]
1.会观察电流(或电压)的波形图,理解交变电流和直流的概念.
2.理解交变电流的产生过程,会分析电动势和电流方向的变化规律. 3.知道交变电流的变化规律及表示方法,知道交变电流的瞬时值、峰值的物理含义.知道中性面的物理特点.
课前预习掌握新知
知识梳理
一、交变电流 1.交变电流: 大小和方向随时间做周期性变化的电流叫交变电
学霸笔记
搞清两个特殊位置的特点 (1)线框平面与磁场垂直时:e 为 0,i 为 0,Φ为最大, 为 0.
t (2)线框平面与磁场平行时:e 为最大,i 为最大,Φ为 0, 为最大.
t
(教师备用)
例1-1:(多选)如图所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方
向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时
(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关.( (5)交流电源没有正负极之分.( √ )
×)
×)
(1)如图所示,当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?线圈转到哪些位置时没有感应电流?
答案:当线圈在磁场中绕OO′轴转动时,AB,CD边切割磁感线产生感应电流.线圈转到(甲)和(丙)位置时没有感应电流,我们称之为中性面. (2)正弦式交变电流的图象一定是正弦函数曲线吗? 答案:不一定,根据计时起点不同,也可能是余弦函数曲线.
[要点归纳]
1.峰值表达式
Em=nBSω,Im= Em = nBS ,Um=ImR= nBSR .
Rr Rr
Rr
2.峰值决定因素:由线圈匝数n、磁感应强度B、转动角速度ω和线圈面积
S决定,与线圈的形状无关,与转轴的位置无关.

51交变电流-天津市第一中学人教版高中物理选修3-2课件(共21张PPT)

我国生产和生活所用的交流电，周期是0. 02 s，频率是50 H：．每秒钟内，电流的方向变化100 次。
4. 线圀转动角速度不频率f的关系： 2f
二、常用的四个值 1．峰值
1 匝数为N的矩形线圀在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转到不磁感线平行时，感应电动势有最大值
Em NBS 戒者 Em Nm ，此时电路中的电流及用电器两端的电压也最大。
3．有效值
（2）正弦式交流电的有效值不峰值乊间的关系
E
Em 2
0.707Em
,
I
Im 2
0.707I m
以上这种 2 倍的关系，仅适用于正弦式交变电流，对于非正弦式交变电流，应按电流的热效应求
解交变电流的有效值。
非正弦交流电丌满足上述关系，如下图所示的电流
I 2 RT
I
2 1
R
T 2
I
2 2
R
（3） QR
R(BL1L2)2
T 2
I
I2 1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I
2 2
2
（3）用电器铭牌上标注的电流、电压及电表测量值等均指有效值。提到交变电流的数值，凡是没有说
明的，所指的数值均为有效值。电气元件的保险丝的熔断电流为有效值。
4．平均值平均值即乊前在电磁感应中讲过。求解平均电流和电荷量时，会与门用到。
（4）平均值：求电荷量
例1：如图为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圀的面积为S，共有n匝，线圀总电阻为r，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，可绕不磁场方向垂直的固定对称轴OO转动，线圀在转动时可以通过滑环K和电刷L保持不外电路电阻R的连接，在外力作用下线圀以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动．（丌计转动轴及滑环不电刷的摩擦）

交变电流第1节交变电流课件-人教版高中物理选修3-2

3．[多选]下图中哪些情况，线圈中产生了正弦交变电流(均匀
速转动)
()
解析：根据正弦交变电流产生的条件可知，B、C、D 正确。答案：BCD
交变电流瞬时值表达式的书写
1．导体切割磁感线分析的过程若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经过时间 t：
线圈转过的角度为ωt ⇩
ab边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt ⇩
当 N′＝N2 、n′＝2n 时，ω′＝2ω，Em′＝N′BSω′＝N2 ·BS·2ω＝ NBSω，即 Em′＝Em，故 e＝Emsin 2ωt。答案：D
2．如图所示，一半径为 r＝10 cm 的圆形线圈
共 100 匝，在磁感应强度 B＝π52 T 的匀强
磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线
OO′以 n＝
具体分析如图所示，当线圈转动到图甲位置时，导体不切割磁感线，线圈中无电流；当线圈转动到图乙位置时，导体垂直切割磁感线，线圈中有电流，且电流从 a 端流入；线圈在图丙位置同线圈在图甲位置；线圈在图丁位置时，电流从 a 端流出，这说明电流方向发生了改变；线圈在图戊位置同在图甲位置。线圈这样转动下去，就在线圈中产生了交变电流。
(1)方向周期性变化，大小不变的电流也是交变电流。 (√ )
(2)在匀强磁场中线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动通过中性面
时，感应电流为零，但感应电流为零时，不一定在中性面位
置。
(×)
(3)表达式为 e＝Emsin ωt 的交变电流为正弦式交变电流，表达
式为 e＝Emsinωt＋π2的交变电流也是正弦式交变电流。(√ )
[典例] 处在匀强磁场中的矩形线圈
abcd，以恒定的角速度绕 ab 边转动，磁场方向
平行于纸面并与 ab 边垂直，在 t＝0 时刻，线

人教版物理选修3-2试题 5.1

第1节交变电流【测控导航】知识点题号1.中性面22.交变电流的概念13.交变电流的产生4、104.交变电流瞬时值、峰值的计算3、75.交变电流的图象5、6、8、9巩固基础1.如图所示的图象中属于交变电流的有( ABC )解析:题图A、B、C中e的方向均发生了变化,故它们属于交变电流,但不是按正弦函数规律变化的交变电流,图D中e的方向未变化,是直流电,选项A、B、C正确.2.(2012年吉林省油田高中高二上学期期末)一矩形闭合线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈平面通过中性面时( ACD )A.线圈平面与磁感线垂直,此时通过线圈的磁通量最大B.通过线圈磁通量的变化率达最大值C.线圈中感应电流为零D.此位置前后的感应电流方向相反解析:当线圈平面通过中性面时,线圈平面与磁感线垂直,通过线圈的磁通量最大,通过线圈磁通量的变化率为零,线圈中感应电流为零,此位置前后的感应电流方向相反.故选项A、C、D正确,B错误.3.交流发电机在工作时电动势为e=Emsin ωt,若将发电机的角速度提高一倍,同时将线框所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为( C )A.e'=Em sin 错误！未找到引用源。

B.e'=2Emsin 错误！未找到引用源。

C.e'=Emsin 2ωt D.e'=错误！未找到引用源。

sin 2ωt解析:交变电流的瞬时值表达式e=Em sin ωt,其中Em=nBSω,当ω加倍而S减半时,Em不变,故C正确.4.如图所示,当矩形线圈在匀强磁场中以较小的角速度逆时针匀速转动时,与之相连的灵敏电流计指针左右摆动.若当线圈转动到图示位置时,电流计指针在刻度盘的右边.线圈由图示位置继续转动,则当( A )A.线圈在转过90°~180°的过程中,电流计指针在刻度盘的左边B.线圈在转过270°~360°的过程中,电流计指针在刻度盘的左边C.线圈转至90°瞬间,电流计指针在刻度盘的右边D.线圈通过图示位置时,线圈中电流改变方向解析:每当线圈平面经过中性面时,电流方向将发生改变,选项D错;线圈在转过90°~180°的过程中,电流方向与图示电流方向相反,电流计指针在刻度盘的左边,选项A正确;线圈在转过270°~360°的过程中,电流方向与图示电流方向相同,电流计指针仍在刻度盘的右边,选项B错;线圈转至90°瞬间,通过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小,产生的交变电流为零,电流计指针不偏转,选项C错.故本题正确选项为A.5.如图(甲)所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO'以恒定的角速度ω转动.当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产生的交变电流按照图(乙)所示的余弦规律变化,则在t=错误！未找到引用源。

高中物理(人教版)选修3-2教学课件：第五章 1 交变电流

线,线圈产生的电动势最大,也可以这样认为,线圈处于竖直位置时,
磁通量为零,但磁通量的变化率最大。
答案:C
迁移应用
(多选题)线圈在匀强磁场中绕垂直于匀强磁场且在线圈平面内
的轴匀速转动时产生交变电流,则下列说法中正确的是(
)
A.当线圈位于中性面时,线圈中感应电流最大
B.当穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电动势最大
所产生的电动势,称为平均电动势。它不等于始、末两时刻瞬时值
的平均值,必须用法拉第电磁感应定律计算,即 =
Δ
。
Δ
同理,计算交变电流在某段时间内通过导体横截面的电荷量,也
必须用平均值,即 q=Δt 式中 =

+
。
案例探究
如图所示,匀强磁场的磁感应强度 B=0.1 T,所用矩形线圈总电
阻为 R=100 Ω。线圈的匝数 n=100,边长 lab=0.2 m,lbc=0.5 m,以角
在 t 时刻,导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均
为 E1=BL2v⊥
由图可知 v⊥=vsin ωt
则整个线圈的感应电动势为
e1=2E1=BL1L2ωsin ωt。
(2)当线圈由题图丙位置开始运动时,在 t 时刻整个线圈的感应
电动势为 e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0)。
答案:(1)e1=BL1L2ωsin ωt (2)e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0)
Δ

=2ωn
Δ
π
0.1×0.2×0.5
=2×100π×100×
π

(2) = 。

π
又 = ,t=Δt=2。
=n
V=200 V。

2013年人教版物理选修3-2全册精品课件第五章第一节

图5－1－4
栏目导引
第五章
交变电流
要点探究讲练互动
要点1 中性面及其垂直位置的特性比较
中性面中性面的垂直位置
图示
栏目导引
第五章
交变电流
中性面位置磁通量磁通量变化率感应电动势感应电流电流方向
中性面的垂直位置
线圈平面与磁场线圈平面与磁场平垂直行
最大零零零改变零最大最大最大不变
交变电流
例2
有一个正方形线圈的匝数为10匝，边
长为20 cm，线圈总电阻为1 Ω，线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图5－1－7, 匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，问： (1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电
流的峰值分别是多少？
(2)写出感应电动势随时间变化的表达式． (3)线圈从图示位置转过60°时，感应电动势
【解题样板】 (1)线圈平面从图示位置转过 90° 的过程中，线圈内磁通量的变化量为Δ Φ ＝ Blablbc(1 分) π 线圈转动所经历的时间为Δ t＝ (1 分) 2ω ΔΦ Blablbc E＝n ＝2ω n Δt π 0.1×0.2×0.5 ＝2×100π×100× V＝200 V．分) (2 π
栏目导引
第五章
交变电流
二、交变电流的产生 [自主探究] 如图5－1－2所示，当线圈沿逆时针方向匀速转动时，回答下列问题：
图5－1－2
栏目导引
第五章
交变电流
(1)线圈由甲位置转到乙位置的过程中，AB边 A B 中电流方向为从_____到_____，由丙位置转到丁位置的过程中，AB边中电流方向为从 A B _____到_____．甲丙 (2)线圈转到______和_______位置时线圈中没乙丁有电流；转到_____和____位置时电流最大．成功发现 1．产生原理：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁

高中物理：第五章1-5节交流电教案人教版选修3-2

教学课题：交变电流一．教学目标 [知识和技能] 1、知道正弦交流电是矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生的．知道中性面的概念． 2、掌握交变电流的变化规律及表示方法，理解描述正弦交流电的物理量的物理含义． 3、理解正弦交流电的图像，能从图像中读出所需要的物理量． 4、理解交变电流的瞬时值和最大值，能正确表达出正弦交流电的最大值、有效值、瞬时值． 5、理解交流电的有效值的概念，能用有效值做有关交流电功率的计算． [过程和方法] 1、掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法． 2、培养学生观察能力、空间想象能力、立体图转化为平面图进行处理问题的能力． 3、培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力． [情感、态度、价值观] 培养学生爱国主义精神及为富民强国认真学习的精神．二．教学重点、难点重点：交变电流产生的物理过程的分析及中性面的特点．难点：交变电流产生的物理过程的分析．三．教学仪器交流发电机模型、演示电流表四．教学方法讲授、演示、探究五．教学过程引入［复习提问］１．感应电动势的大小：基本式：tn ∆∆Φ=ε导出式：⊥=BlV ε２．感应电动势的方向：基本规律：楞次定律导出规律：右手定那么〔口诀：“力左电右〞〕［教师演示］交变电流产生的实验：模型发电机产生的电流，大小和方向在不断的变化，这种电流叫做交变电流．新课1、交变电流的产生演示1：出示手摇发电机模型，并连接演示电流表．当线圈在磁场中转动时，电流表的指针随着线圈的转动而摆动，线圈每转动一周指针左右摆动一次．说明电流强度的大小和方向都做周期性的变化，这种电流叫交流电． 2、交变电流的变化规律投影显示：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的四个过程．分析：线圈bc 、da 始终在平行磁感线方向转动，因而不产生感应电动势，只起导线作用．〔1〕线圈平面垂直于磁感线〔甲图〕，ab 、cd 边此时速度方向与磁感线平行，线圈中没有感应电动势，没有感应电流．教师强调指出：这时线圈平面所处的位置叫中性面．中性面的特点：线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，感应电动势最小为零，感应电流为零．〔2〕当线圈平面逆时针转过90°时〔乙图〕，即线圈平面与磁感线平行时，ab 、cd 边的线速度方向都跟磁感线垂直，即两边都垂直切割磁感线，这时感应电动势最大，线圈中的感应电流也最大．〔3〕再转过90°时〔丙图〕，线圈又处于中性面位置，线圈中没有感应电动势．〔4〕当线圈再转过90°时，处于图〔丁〕位置，ab 、cd 边的瞬时速度方向，跟线圈经过图〔乙〕位置时的速度方向相反，产生的感应电动势方向也跟在〔图乙〕位置相反．〔5〕再转过90°线圈处于起始位置〔戊图〕，与〔甲〕图位置相同，线圈中没有感应电动势．在场强为的匀强磁场中，矩形线圈边长为l 1、l 2，逆时针绕中轴匀速转动，角速度为ω，从中性面开始计时，经过时间t ．线圈中的感应电动势的大小如何变化呢？线圈转动的线速度为ω，转过的角度为ωt ，此时ab 边线速度以磁感线的夹角也等于ωt ，这时ab 边中的感应电动势为：E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt同理，cd 边切割磁感线的感应电动势为：E=(Bl 1l 2ω/2)sin ωt就整个线圈来看，因ab 、cd 边产生的感应电势方向相同，是串联，所以当线圈平面跟磁感线平行时，即，这时感应电动势最大值；E m =BS ω．感应电动势的瞬时表达式为：e= BS ωsin ωt 可见在匀强磁场中，匀速转动的线圈中产生的感应电动势是按正弦规律变化的．即感应电动势的大小和方向是以一定的时间间隔做周期性变化．当线圈跟外电路组成闭合回路时，设整个回路的电阻为，那么电路的感应电流的瞬时值为表达式．感应电流瞬时值表达式为，这种按正弦规律变化的交变电流叫正弦式电流．3、交流电的图像：交流电的变化规律还可以用图像来表示，在直角坐标系中，横轴表示线圈平面跟中性面的夹角〔或者表示线圈转动经过的时间〕，纵坐标表示感应电动势〔感应电流〕．规律：t Sin m ωεε=t Sin I i m ω=其中：ωεnBS m =，Rr I mm +=ε．4、交流发电机〔1〕发电机的基本组成①用来产生感应电动势的线圈〔叫电枢〕． ②用来产生磁场的磁极．〔2〕发电机的基本种类①旋转电枢式发电机〔电枢动磁极不动〕． ②旋转磁极式发电机〔磁极动电枢不动〕．无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子．例题与练习[例1]如下图各图线中表示交变电流的是 [][误解] 选〔A 〕，〔B 〕，〔C 〕，〔D 〕． [正确解答] 选〔B 〕，〔C 〕，〔D 〕．[错因分析与解题指导] 大小、方向随时间作周期性变化的电流为交变电流．[误解]选有〔A 〕，然而〔A 〕中电流大小虽周期性变化，但方向不变，是直流电流而不是交变电流．[例2] 一线圈中产生的正弦交变电流按i=10sin314tA 变化，求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值． [分析] 通过跟正弦交变电流的标准式比较，直接代入计算． [解答] 线圈从中性面开始转动产生的正弦交变电流的标准式是 i=I m sin ωt ．式中ωt 表示线圈平面对中性面的夹角〔单位是rad 〕．当线圈平面转过的角度θ1=30°时，由得经历的时间和对应的电流值分别为同理，当θ2=60°时，得当θ3=90°时，得当θ4=120°时，得[说明] 用公式i=I m sin ωt 算出的是线圈在转动过程中某位置或某个时刻的电流值，所以它是一个瞬时值表达式． [例3] 在匀强磁场中的矩形线圈从中性面开始匀速转动，穿过线圈平面的磁通量与时间t 的图象是 [][分析] 设匀强磁场的磁感强度为B ，矩形线圈abcd 的面积为S ，如图2所示从中性面位置开始逆时针方向匀速转动．设经时间t 转过的角度θ=ωt ，转到位置a 1d 1，画出它的正视图如图3所示．积〕可知，在时刻t 通过线圈平面的磁通量为[答]C ．[说明] 磁通量是标量．磁通量的正、负表示它穿过平面的方向．根据图3得出的上述表达式，是规定从左向右穿过平面左侧面〔用实线表示〕的方向为正．当转过θ=90°后，磁感线将从平面的右侧面〔用虚线表示〕穿过，磁通量为负．线圈转动时，穿过线圈的磁通量，线圈中产生的感应电动势随时间变化的对照关系，如图4所示．练习1．一矩形线圈在匀强磁场中转动，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，以下说法正确的选项是〔〕A ．电流方向改变B ．磁通量为零C ．圈中磁通量的变化率最大D ．线圈没有边切割磁感线2．如下图，线圈abcd 绕ab 和cd 的中点的连线OO ′转动，OO ′与匀强磁场垂直，线圈的单位长度的电阻值为定值，为了使线圈中电流值增为原来的2倍，可采用的办法有〔〕A ．使线圈绕cd 边转动B ．使线圈的面积增为原来的2倍C ．使磁感强度和转速增加为原来的2倍D ．使磁感强度减为原来的1/2，转速增为原来的4倍小结1、交流电的产生强度和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流． 2、交流电的变化规律感应电动势的瞬时表达式为：．感应电流瞬时值表达式：． 3、交流电的图像 4、交流发电机〔1〕发电机的基本组成：①电枢．②磁极．〔2〕发电机的基本种类:①旋转电枢式发电机．②旋转磁极式发电机．作业六．教学反思：教学课题：描述交变电流有物理量一．教学目标 [知识和技能]1. 理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期〔频率〕的大小．2、理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算．3、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值 [过程和方法]1、培养学生阅读、理解及自学能力．2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．6、培养学生的实际动手操作能力． [情感、态度、价值观] 1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神． 2、让学生体会对称美．二．教学重点、难点重点：交流电的有效值、最大值、频率、周期的理解难点：1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义。

高中物理新课标版人教版选修3-2优秀教案)交变电流}

教学设计(二)整体设计教学目的1．交变电流的产生及变化规律。

2．会用公式和图象表示交变电流。

3．培养学生观察实验能力和思维能力。

重点、难点、疑点及解决办法1．重点：交变电流产生的物理过程分析及中性面的特点。

2．难点：交变电流产生的物理过程分析。

3．疑点：当线圈处于中性面时磁通量最大，而感应电动势为零。

当线圈平行磁感线时，通过线圈的磁通量为零，而感应电动势最大。

即Φmin＝0，Em有最大值；Φmax＝BS。

Emin ＝0的理解。

4．解决办法(1)通过对矩形线圈在匀强磁场中匀速转动一周的实物演示，立体图结合侧视图的分析、特殊位置结合任一位置分析使学生了解交变电流的大小和方向是如何变化的。

(2)通过侧视图分析线圈运动方向与磁场方向B之间的关系，利用导体切割磁感线方法来处理，使问题容易理解。

教学准备手摇发电机模型、演示电流计、导线若干、微机、实物投影。

教学过程[事件1]创设情景，导入新课。

1831年法拉第发现了电磁感应现象，为人类进入电气化时代打开了大门，今天我们使用的电灯、微波炉等家用电器的交流电是怎样产生并且送到我们的家庭中来的呢？这就是这章要学习的内容，先看第一节：交流电的产生。

知识回顾教师：如何产生感应电流？请运用电磁感应的知识，设计一个发电机模型。

教师巡视教室一圈，将学生典型的两种画法用幻灯片展现。

请学生回答电路中为什么会有感应电流？学生回答，①电路闭合，②磁通量变化。

引导学生答出甲图由面积增大引起磁通量增加。

乙图是由线圈平面与磁感线的夹角变化引起磁通量变化。

[事件2]交变电流的产生。

拿出手摇发电机模型，介绍主要部件，(对照乙图)将发电机接演示用电流计缓慢转动线框一周，让学生观察电流计指针偏转情况(重复两次)。

学生：指针左右摆动一次。

这说明通过电流计的电流有何特点？[学生]电流大小变化，方向变化。

[教师]连续3次缓慢转动线框，请学生继续观察电流计指针偏转情况。

[学生]连续左右摆动3次。

[教师]这反映在连续转动线框过程中，通过电流计的电流有何特点？[学生]周期性变化。

高中物理选修3-2电磁感应第五章《交变电流》(人教版)

物理选修3-2第五章交变电流第一节交变电流肥城市第六高级中学汪顺安●教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流的变化规律及表示方法.3.理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义.二、技能目标1.掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力.3.培养学生运用数学知识解决物理问题的能力.三、情感态度目标培养学生理论联系实际的思想.●教学重点交变电流产生的物理过程的分析.●教学难点交变电流的变化规律及应用.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造.［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框快速转动时，观察到什么现象?［生］小灯泡一闪一闪的.［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动.［师］线圈里产生的是什么样的电流？请同学们阅读教材后回答.［生］转动的线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化的交变电流.［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电的产生和变化规律.二、新课教学1.交变电流的产生［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？［生］对这个问题有浓厚的兴趣,讨论热烈.［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?［生］ab与cd.［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动的.［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的.［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最大?［生］线圈平面与磁感线平行时,ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.［师］线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但=0.(3)线圈越过中性面,线圈中I感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.2.交变电流的变化规律设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过的角度是ωt,ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt,如右图所示.设ab边长为L1,bc边长L2,磁感应强度为B,这时ab边产生的感应电动势多大?［生］e ab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt［师］cd边中产生的感应电动势跟ab边中产生的感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］e=e ab+e cd=BL1L2ωsinωt［师］若线圈有N匝时,相当于N个完全相同的电源串联,e=NBL1L2ωsinωt,令E m=NBL1L2ω,叫做感应电动势的最大值,e叫做感应电动势的瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流的最大值和瞬时值.［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流的最大值I m=,感应电流的瞬时值i=I m s i nωt.［师］电路的某一段上电压的瞬时值与最大值等于什么?［生］根据部分电路欧姆定律,电压的最大值U m=I m R,电压的瞬时值U=U m sinωt.［师］电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:3.几种常见的交变电波形三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流.2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωs i nω t,感应电动势的最大值为E m=NBSω.3.中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0.六、本节优化训练设计1.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势E随时间t的变化如图所示，则下列说法中正确的是A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当电动势E变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大2.一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311 V，线圈在磁场中转动的角速度是100π rad/s.（1）写出感应电动势的瞬时值表达式.（2）若该发电机只与含电阻的负载组成闭合电路，电路中的总电阻为100 Ω，试写出通过负载的电流强度的瞬时表达式.在t= s时电流强度的瞬时值为多少？3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=220s i n100πt V，则A.它的频率是50 HzB.当t=0时，线圈平面与中性面重合C.电压的平均值是220 VD.当t= s时，电压达到最大值4.交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=E m s i nωt，如果转子的转速n提高1倍，其他条件不变，则电动势的变化规律将变化为A.e=E m s in2ωtB.e=2E m s in2ωtC.e=2E m s in4ωtD.e=2E m s inωt参考答案：1.D2.解析：因为电动势的最大值E m=311 V，角速度ω=100 π rad/s，所以电动势的瞬时值表达式是e=311s in100πt V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I m= A=3.11 A，所以通过负载的电流强度的瞬时值表达式是i=3.11s in100πt A.当t= s时，电流的瞬时值为i=3.11s in(100π·)=3.11×A=1.55 A.3.ABD4.B四、作业问题与练习第3、4题五、板书设计●教后记注重与电磁感应的联系，重视交变电流产生的原理，多与现实生活和生产联系，并注重知识的灵活应用。

人教版高中物理选修3-2课件交变电流金迎时

(3)电子计算机中的矩形脉冲 (4)激光通信中的尖脉冲
教学录像：用示波器观察几种交变电流的波形图
科学漫步
交流发电机
教学录像:交流发电机结构
教学目标
1、知道交变电流定义（AC）：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。方向不随时间变化的电流为直流电（DC）。辨析电流图。 2、理解交变电流产生的过程：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动。匀速转动时产生正弦式交变电流。能画出四幅过程图。（重点） 3、推导和理解交变电流的变化规律：（重难点）（1）方向变化规律----线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。 φ最大，△φ/△t =0最小，感应电动势最小E=0 （2）大小变化规律----按正弦规律变化：（能画出瞬时线速度分解图） e=Emsinωt Em=NBSω叫电动势的最大值（峰值） i=Imsinωt Im=Em/R+r 叫电流的最大值（峰值） u=Umsinωt Um=ImR叫电压的最大值（峰值）电流通过R时： u iR，U m I m R.
三、交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势（ab和cd边切割磁感线）
e 2 NBL1v sin t
L2 v 2
e NBL1L2 sin t
令Em NBL1L2 NBS
则有 e Em sin t e为电动势在时刻t的瞬时值，Em为电动势的最大值（峰值）．
D(C)
B⊥S V // B
Φ最大 E=Leabharlann I=0BA(B)
中性面
B∥S Φ=0 E、I最大
D(C)
A(B)
V⊥ B
B
感应电流方向C到D