高中物理第五章交变电流51交变电流学案新人教选修32
(完整版)高中物理5.1交变电流导学案(新人教版)选修3-2
第五章交变电流第一节交变电流【学习目标】1、知道什么是交变流电，并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；4、知道几种常见的交变电流。
如正弦式交变电流、锯齿形交变电流、矩形脉冲电流。
5、掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
【重点、难点】重点：1、交变电流产生的物理过程的分析.2、交变电流的变化规律的图象描述。
难点：１、交变电流的变化规律及应用.２、图象与实际发动机转动时的一一对应关系的理解。
预习案【自主学习】1．强弱和方向都不随时间改变的电流叫做________电流，简称________；强弱和方向都随时间作周期性变化的电流叫做________电流，简称交流。
2．交变电流是由________发电机产生的．当线圈在________磁场中绕________________的轴匀速转动时，产生交变电流．线圈平面跟磁感线________时，线圈所处的这个位置叫做中性面，线圈平面每经过一次中性面，线圈中感应电流的方向就____________。
3．交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，感应电动势e的变化规律为____________。
若把线圈和电阻R′连成闭合电路，设总电阻为R，则电路中电流的瞬时值i＝________________，电阻R′上的电压瞬时值u＝________________.4．家庭电路中的交变电流是________电流，它是一种最________、最________的交变电流。
5．(双选)右图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有( )6．下列各图中，哪些情况线圈中不能产生交流电( )7．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是( ) A．在中性面时，通过线圈的磁通量最大B．在中性面时，感应电动势最大C．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零【学始于疑】探究案【合作探究一】交变电流的产生问题1：一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时( )A．线圈平面与磁感线方向平行B．通过线圈的磁通量达到最大值C．通过线圈的磁通量变化率达到最大值D．线圈中的电动势达到最大值问题2：如图1所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是( )图1A．线圈每转动一周，指针左右摆动两次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置ab边的感应电流方向为a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零归纳总结【合作探究二】用函数表达式描述交变电流问题1：闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为 2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝________ V，电动势的峰值为________ V，从中性面起经148s，交流电动势的大小为________ V.问题2：有一个10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图2所示，垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T．问：(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。
高中物理 第五章 交变电流 5.5 电能的输送 新人教版选修3-2
【解题探究】 (1)如何确定输电线中的电压损失? 提示:ΔU=U1-U2。
(2)怎样求解输电线中的功率损失?
提示:P损=ΔUI=
U R
2
或P损=I2R=
( P )2R 。 U1
【正确解答】选B、C。升压变压器的输出电压为U1,降
压变压器的输入电压为U2,则输电线上的电压损失
提示:(1)通过升压变压器达到高压输电,再通过降压变 压器降压后输送给用户。 (2)输电电压是指升压变压器的输出电压,损失电压是 指电流通过输电线降落在输电线上的电压,可通过减小 输电线的电阻和提高输电电压来减小意图:
2.高压输电过程的几个电压的区别: (1)输送电压:输电线始端电压,如图中的U2。 (2)用户电压:最终用户得到的电压,如图中的U4。
【解析】选A、C。输电线上电流为I= P ,也可以用
I= U
U
来表示,其中ΔU为输电线电阻R两端的电压,而不
R
是输送电压,故A正确,B错误;输电线上的功率损失为P损
=I2R= P
U
2 2
R,C正确;如果用P损=
U R
2
,则U应为R两端的电压
ΔU,故D错误。
2.500千伏超高压输电是我国目前正在实施的一项重大
【生活链接】 1.可通过哪些措施来降低输电线路的损失?
提示:输电线路上的损失功率为P=I2r,所以有两个途径 可减少电能的损失,一是减少输电线路的电阻;二是减 小输电导线中的电流。
2.如何才能减小输电线的电阻?
提示:导线电阻的大小r=ρ L ,因为供电和用电两点的
S
距离一定,导线的长度不能任意的缩短,可以选用电阻
据P损=(
P U
2024-2025学年高中物理第五章交变电流1交变电流(4)教案新人教版选修3-2
- 巩固学生在课堂上学到的交变电流知识点和测量技能。
- 通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。
- 通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。
教学资源拓展
1. 拓展资源
（1）科普文章：提供一篇关于交变电流在生活中的应用的科普文章，让学生了解交变电流在实际生活中的重要性。
- 采用生动的图标和颜色，使板书更加吸引学生的注意力。
- 引入一些与交变电流相关的趣味小故事或实际应用案例，激发学生的学习兴趣。
- 设计一些互动环节，如提问、小组讨论等，鼓励学生积极参与课堂活动。
③ 板书设计应符合教学实际，与课本内容相符。
- 板书内容应与课本保持一致，确保学生能够将板书与课本知识相结合。
- 讲授法：教师通过详细讲解，帮助学生理解交变电流的核心知识点。
- 实践活动法：教师设计实践活动，让学生在实践中掌握交变电流的测量方法。
- 合作学习法：学生通过小组讨论等活动，培养团队合作意识和沟通能力。
作用与目的：
- 帮助学生深入理解交变电流的核心知识点，掌握交变电流的测量方法。
- 通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。
2. 设计具体的教学活动
- 实验观察：安排学生观察交变电流实验，引导学生注意观察电流表、电压表的读数变化，以及线圈的运动情况。
- 小组讨论：将学生分成小组，让他们讨论交流电测量方法、实际电路分析等话题，鼓励学生提出问题和观点，促进学生之间的互动。
- 角色扮演：让学生扮演电流、电压等角色，通过角色扮演的方式，帮助学生更好地理解交变电流的特性和行为。
f = ω / (2π)
2. 例题二：分析交变电流的特性
题目：已知交流电的电压为U，频率为f，求电流的有效值I'。
高中物理《交变电流》学案5 新人教版选修3-2
交变电流【同步导学】1. 正弦交流电的产生如图1所示，设矩形线圈abcd 以角速度ω绕oo ' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t 线圈转过ωt 角，这时ab 边的线速度v 方向跟磁感线方向夹角等于ωt ，设ab 边的长度为l ，bd 边的长度为l'，线圈中感应电动势为t l Bl e ωωsin 22'=。
当线圈转过T /4时间，线圈平面转到跟磁感线平行的位置，ωt =π/2，sin ωt =1，ab 边和cd 边都垂直切割磁感线，线圈中感应电动势最大，用E m 来表示，E m =N BS ω．则线圈经过任意位置时，感应电动势的瞬时值：e =E m sin ωt ，可见，线圈里产生的感应电动势是按正弦规律变化的。
2．中性面当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面。
应注意：①中性面在垂直于磁场位置。
②线圈通过中性面时，穿过线圈的磁通量最大。
③线圈平面通过中性面时感应电动势为零。
④线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，一周里线圈中电流方向改变两次。
例1 如图4所示，100匝的线框abcd 在图示磁场（匀强磁场）中匀速转动，角速度为ω，其电动势的瞬时值为100cos 100e t π=V ，那么：（1）感应电动势的最大值为多少？穿过线框的最大磁通量为多少？（2）当从图示位置转过60 角时线圈中的感应电动势为多少？此时穿过线圈的磁通量的变化率为多少？（3）在线圈转过60°的过程中，线圈中感应电动势的平均值多大？例2 如图所示，长直导线右侧的矩形线框abcd 与直导线位于同一平面，当长直导线中的电流发生如图所示的变化时（图中所示电流方向为正方向），线框中的感应电流与线框受力情况为 （ ）A ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右B ． t 1到t 2时间内，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向左C ．在t 2时刻，线框内电流的方向为abcda ，线框受力向右D ．在t 3时刻，线框内无电流，线框不受力【同步检测】1、关于交变电流与直流电的说法中，正确的是（ ）A 、如果电流大小做周期性变化，则一定是交变电流B 、直流电的大小可以变化，但方向一定不变C 、交变电流一定是按正弦或余弦规律变化的D 、交变电流的最大特征就是电流的方向发生周期性变化 2、矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法正确的是（ ） A 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大 B 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大 C 、穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零 D 、穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零3、线圈平面与中性面开始计时，在正弦交流电在一个周期内，关于线圈中的感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（ ）A 、方向改变一次，大小不断变化，出现一次最大值B 、方向改变两次，大小不断变化，出现一次最大值C 、方向改变一次，大小不断变化，出现两次最大值D 、方向改变两次，大小不断变化，出现两次最大值4、一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生变流电压为100u t π=V ，则（ ） A 、它的频率是50Hz B 、当t=0时，线圈平面与中性面重合 C 、电压的平均值是220V D 、当t=1/200 s 时，电压达到最大值5、交流发电机工作时的电动势的变化规律为sin m e E t ω=，如果转子的转速n 提高1倍，其它条件不变，则电动势的变化规律将变化为（ ）A 、sin 2m e E t ω=B 、2sin 2m e E t ω=C 、2sin 4m e E tω= D 、2sin m e E tω=6、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随时间的变化如图所示，则下列说法正确的是（ ）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最大C 、ｔ3时刻通过线圈的磁通量的变化率的绝对值最大D 、 当变化方向时，通过线圈的磁通量的绝对值最大7、一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的感应电动势最大值为50V ，那么该线圈如图所示位置转过30º时，线圈中的感应电动势大小为（ ）A 、50VB 、VC 、25VD 、10V8、一正弦交流电的电动势220sin 100e t π=V ，若将它加在阻值为100Ω的电阻两端（电源内阻不计），则下列说法中，错误的是（ ）A 、电流的瞬时值为 2.2sin 100i t π= AB 、电流的最大值为2.2AC 、流过电阻的电流是恒定的D 、流过电阻的电流是变化的，但不是按正弦规律变化的 10、如图平行金属板间有一静止的正电粒子，若两板间加电压u=Umsin ωt ，则粒子的 （ ） A ．位移一定按正弦规律变化 B ．速度一定按正弦规律变化 C ．加速度一定按正弦规律变化 D ．粒子在两板间作简谐振动9、如图（甲）所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO ’与磁场边界重合。
完整word版新人教版高中物理选修32第五章《交变电流》教案
课题教学目的重难点授课方法教学新人教版高中物理选修3－ 2 第五章《交变电流》优选授课设计§5.1 交变电流课型新授课课时 1（一）知识与技术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．理解交变电流的瞬市价和最大值及中性面的正确含义。
（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变成平面图形的能力。
3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。
（三）感情、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的见解认识问题。
授课重点交变电流产生的物理过程的剖析。
★ 授课难点交变电流的变化规律及应用。
经过演示实验，引导学生观察现象、剖析实验教师活动学生活动【预习导引】学生思虑预习引导的两1. 恒定电流的定义是什么？直流电的定义是什么？个问题？（3分钟）2. 我们依照什么来定义直流电和恒定电流的？教师指导学生阅读课本完成 1、2 两题（4 分钟）【新课授课】一、交变电流学生思虑并议论右侧的1.定义：四个问题（10分钟）2.试议论交变电流与恒定电流和直流电的差异是什么？二、交变电流的产生右图为交流电发电机的表示图，线圈所在磁场为匀强磁场，设矩形线圈 ABCD 以角速度ω绕 oo'轴、从线圈平面跟磁感线垂直的地址开始做逆时针过方向转动．1．开始时，线圈可否切割磁感线？线圈中感应电动势为多大？此时磁通量多大？方向怎样？2.经过时间 t 线圈转过的角度为多大？，此时 ab 边的线速度 v 方向跟磁感线方向夹角为多大，设 ab 边的长度为 l ，bd 边的长度为 l'，线圈中感觉电动势怎么计算？电流方向怎样判断？此时磁通量多大？程方向怎样？教3.当线圈转过 T/4 时间，线圈平面转到跟磁感学生剖析解决练习一并线平行的地址，ω t=π/2，sinωt =1，ab 边和 cd 边总结思路（ 4都垂直切割磁感线，线圈中感觉电动势最大，用E m来表示， E m=NBSω．（怎样获取的？）则线圈经过任意地址时，感觉电动势的瞬市价：e =E m sinω t，可见，线圈里产生的感觉电动势是按正弦规律变化的。
最新高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流学案 新人教版选修3-2(考试必备)
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．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流，简称交流．2．直流：方向不随时间变化的电流称为直流．3．正弦式交变电流：按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流，简称正弦式电流．二、交变电流的产生闭合线圈置于匀强磁场中，并绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．三、交变电流的变化规律线圈从垂直磁场方向计时产生电动势的瞬时值表达式：e＝E m sin ωt，E m叫做电动势的峰值．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)只要线圈在磁场中转动，就可以产生交变电流．( ×)(2)线圈在通过中性面时磁通量最大，电流也最大．( ×)(3)线圈在通过垂直中性面的平面时电流最大，但磁通量为零．( √)(4)线圈在通过中性面时电流的方向发生改变．( √)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，线圈绕垂直磁场方向的OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，该线圈产生的感应电动势的峰值为__________，感应电流的峰值为________，若从中性面位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为________．图1答案 6.28 V 6.28 A e＝6.28sin 10πt (V)解析 电动势的峰值为E m ＝nBS ω＝10×0.5×0.22×10π V ＝6.28 V 电流的峰值为I m ＝E m R＝6.28 A 感应电动势的瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ＝6.28sin 10πt (V).一、交变电流的产生[导学探究] 假定线圈绕OO ′轴沿逆时针方向匀速转动，如图2甲至丁所示．请分析判断：图2(1)线圈转动一周的过程中，线圈中的电流方向的变化情况．(2)线圈转动过程中，当产生的感应电流有最大值和最小值时线圈分别在什么位置？ 答案 (1)(2)为零，此时线圈所处的平面称为中性面． [知识深化] 两个特殊位置1．中性面(S ⊥B 位置，如图2中的甲、丙)线圈平面与磁场垂直的位置，此时Φ最大，ΔΦΔt 为0，e 为0，i 为0.线圈经过中性面时，电流方向发生改变，线圈转一圈电流方向改变两次．2．垂直中性面位置(S ∥B 位置，如图2中的乙、丁) 此时Φ为0，ΔΦΔt最大，e 最大，i 最大．例1 (多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，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，线框中的感应电动势也为零C ．每当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次D ．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零 答案 CD解析 线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，此时穿过线框的磁通量的变化率也等于零，感应电动势或感应电流的方向也就在此时刻发生变化．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，也可以说此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C 、D 选项正确． 二、交变电流的变化规律[导学探究] 如图3所示，线圈平面绕bc 边的中点从中性面开始转动，角速度为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 .设ab 边长为L 1，bc 边长为L 2，线圈面积S ＝L 1L 2，磁感应强度为B ，则：图3(1)ab 边产生的感应电动势为多大？ (2)整个线圈中的感应电动势为多大？(3)若线圈有N 匝，则整个线圈的感应电动势为多大？ 答案 (1)e ab ＝BL 1v sin ωt ＝BL 1L 2ω2sin ωt＝12BL 1L 2ωsin ωt ＝12BS ωsin ωt . (2)整个线圈中的感应电动势由ab 和cd 两边产生的感应电动势组成，且e ab ＝e cd ，所以e 总＝e ab ＋e cd ＝BS ωsin ωt .(3)若线圈有N 匝，则相当于N 个完全相同的电源串联，所以e ＝NBS ωsin ωt . [知识深化]1．峰值表达式E m ＝nBS ω，I m ＝E m R ＋r ＝nBS ωR ＋r ，U m ＝I m R ＝nBS ωRR ＋r2．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．如图4所示的几种情况中，如果n 、B 、ω、S 均相同，则感应电动势的峰值均为E m ＝nBS ω.图43．正弦交变电流的瞬时值表达式 (1)从中性面位置开始计时e ＝E m sin ωt ，i ＝I m sin ωt ，u ＝U m sin ωt(2)从与中性面垂直的位置开始计时e ＝E m cos ωt ，i ＝I m cos ωt ，u ＝U m cos ωt .例2 一矩形线圈，面积是0.05 m 2，共100匝，线圈电阻r ＝2 Ω，外接电阻R ＝8 Ω，线圈在磁感应强度B ＝1π T 的匀强磁场中以n ＝300 r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图5所示，若从中性面开始计时，求：图5(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；(2)线圈从开始计时经130 s 时线圈中由此得到的感应电流的瞬时值；(3)外电路R 两端电压瞬时值的表达式． 答案 (1)e ＝50sin 10πt (V) (2)532 A(3)u ＝40sin 10πt (V)解析 (1)线圈转速n ＝300 r/min ＝5 r/s ， 角速度ω＝2πn ＝10π rad/s ，线圈产生的感应电动势最大值E m ＝NBS ω＝50 V ， 由此得到的感应电动势瞬时值表达式为e ＝E m sin ωt ＝50sin 10πt (V)．(2)将t ＝130 s 代入感应电动势瞬时值表达式中，得e ′＝50sin (10π×130) V ＝25 3 V ，对应的感应电流i ′＝e ′R ＋r ＝532A. (3)由闭合电路欧姆定律得u ＝eR ＋rR ＝40sin 10πt (V)．1．求交变电流瞬时值的方法(1)确定线圈转动从哪个位置开始计时； (2)确定表达式是正弦函数还是余弦函数；(3)确定转动的角速度ω＝2πn (n 的单位为r/s)、峰值E m ＝NBS ω； (4)写出表达式，代入时间求瞬时值．2．线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动产生正弦式交变电流，产生的交变电流与线圈的形状无关．如图6所示，若线圈的面积和匝数与例2中题图所示线圈面积相同，则答案完全相同．图6三、交变电流的图象如图7甲、乙所示，从图象中可以解读到以下信息：图71．交变电流的峰值E m 、I m 和周期T . 2．两个特殊值对应的位置：(1)e ＝0(或i ＝0)时：线圈位于中性面上；e 最大(或i 最大)时：线圈平行于磁感线．(2)e ＝0(或i ＝0)时，ΔΦΔt＝0，Φ最大．e 最大(或i 最大)时，ΔΦΔt最大，Φ＝0. 3．分析判断e 、i 大小和方向随时间的变化规律．例3 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8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( )图8A ．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 由题图乙可知，t 1、t 3时刻通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，选项A 错误；t 1、t 3时刻线圈处于中性面上，故此时刻的感应电流方向改变，选项B 正确；t 2、t 4时刻线圈中磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，选项C 、D 错误．根据图象找出线圈位于中性面位置时对应的时刻，然后根据中性面的性质进行判断.1．(交变电流的产生)(多选)下列各图中，线圈中能产生交变电流的有( )答案BCD2．(交变电流的产生及规律)(多选)如图9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开始计时，则在0～π2ω这段时间内( )图9A．线圈中的感应电流一直在减小B．线圈中的感应电流先增大后减小C．穿过线圈的磁通量一直在减小D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小答案AD解析题图位置，线圈平面与磁场平行，感应电流最大，因为π2ω＝T4，在0～π2ω时间内线圈转过四分之一个周期，感应电流从最大值减小为零，穿过线圈的磁通量逐渐增大，穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小，故A、D正确，B、C错误．3．(交变电流的图象)一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图10甲所示，则下列说法中正确的是( )图10A．t＝0时刻，线圈平面与中性面垂直B．t＝0.01 s时刻，Φ的变化率最大C．t＝0.02 s时刻，感应电动势达到最大D．该线圈产生的相应感应电动势的图象如图乙所示答案 B解析由题图甲可知t＝0时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈处于中性面，t＝0.01 s时刻，磁通量为零，但变化率最大，故A项错误，B项正确；t＝0.02 s时刻，感应电动势应为零，故C、D项均错误．4．(交变电流的变化规律)如图11所示，匀强磁场的磁感应强度B＝2πT，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω.求：图11(1)转动过程中线圈中感应电动势的最大值．(2)从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式．(3)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过30°角电路中电流的瞬时值．答案(1)2 2 V (2)e＝22cos 2πt (V) (3)65A解析(1)设转动过程中感应电动势的最大值为E m，则E m＝NBL2ω＝100×2π×0.12×2π V＝2 2 V.(2)从图示位置开始感应电动势的瞬时值表达式为e＝E m cos ωt＝22cos 2πt (V)(3)从图示位置开始转过30°角时感应电动势的瞬时值e′＝22cos 30°＝ 6 V，i ＝e ′R ＋r ＝65 A.。
2024-2025学年高中物理第五章交变电流1交变电流(1)教案新人教版选修3-2
2. 小组讨论成果展示：
- 观察学生在小组讨论中的表现，包括合作、交流、解决问题等。
- 评价小组讨论的成果，如是否能够提出有深度的问题、是否能够有效沟通、是否能够提出合理的解决方案等。
- 针对小组讨论的成果进行反馈，鼓励团队合作、有效沟通、积极思考。
- 针对作业完成情况进行反馈，鼓励学生认真完成作业、积极思考、提高创新能力。
5. 教师评价与反馈：
- 针对学生的课堂表现、小组讨论成果展示、随堂测试、作业完成情况进行综合评价。
- 针对学生的优点进行肯定和鼓励，提高学生的自信心和学习动力。
- 针对学生的不足进行反馈，提供改进的建议和指导，帮助学生提高学习效果。
- 学生能够理解瞬时值、最大值、平均值、有效值等概念，并能够进行相应的计算。
- 学生能够解释交流电的波形图和相位图，理解不同物理量之间的关系。
3. 交流电表的读数方法：
- 学生能够熟悉交流电表的结构和功能，掌握正确的测量和读数方法。
- 学生能够正确使用交流电表进行测量，并能够解释测量结果。
4. 交流电路的基本概念：
3. 信息化资源：
- 教学PPT和教学视频，用于直观展示交流电的产生和特性。
- 相关的在线教学资源和模拟软件，帮助学生更好地理解交流电路。
4. 教学手段：
- 课堂讲解和示范，通过教师的讲解和实验演示来传授知识。
- 小组讨论和实验，让学生通过合作和实践来加深对交流电的理解。
- 问题解决和案例分析，引导学生运用所学知识解决实际问题。
（3）交流电路的分析：分析交流电路时，学生需要考虑电阻、电感、电容等元件的影响，这可能对学生来说是一种挑战。
学案：高中物理第5章交变电流1交变电流学案新人教版选修3_2
1 交变电流[学习目标] 1.[物理观念]知道交变电流、直流的概念． 2.[科学思维]掌握交变电流的产生和变化规律．(重点、难点) 3.[物理观念]知道交变电流的峰值、瞬时值的含义．(重点)一、交变电流及其产生1．交变电流(1)交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流，简称交流．(2)直流：方向不随时间变化的电流．大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．2．交变电流的产生(1)产生条件：在匀强磁场中，矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动．(2)过程分析(如图所示)：(3)中性面：线圈在磁场中转动的过程中，线圈平面与磁场垂直时所在的平面．二、交变电流的变化规律1．从两个特殊位置开始计时瞬时值的表达式从中性面位置开始计时从与中性面垂直的位置开始计时磁通量Φ＝Φm cos ωt＝BS cos ωtΦ＝Φm sin ωt＝BS sin ωt感应电动势e＝E m sin ωt＝NBSωsin ωt e＝E m cos ωt＝NBSωcos ωt电压u＝Um sinωt＝RNBSωR＋r sinωt u＝U m cos ωt＝RNBSωR＋r cosωt电流i＝I m sin ωt＝NBSωR＋r sinωti＝I m cos ωt＝NBSωR＋r cosωtm m m3．正弦式交变电流的图象4．几种不同类型的交变电流1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)线圈转一周有两次经过中性面，每转一周电流方向改变一次．(×)(2)当线圈中的磁通量最大时，产生的电流也最大．(×)(3)线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动时产生的交流电是交变电流．(√)(4)交变电流的瞬时值表达式与开始计时的位置无关．(×)2．(多选)下列各图中能产生交变电流的是( )A B C DCD [A图中的转轴与磁场方向平行，B图中的转轴与纸面方向垂直，线圈中的磁通量始终为零，线圈中无感应电流产生，故A、B错误；根据交变电流产生的条件可知，线圈绕垂直于磁感线且通过线圈平面的轴线转动，就可以产生交变电流，对线圈的形状没有特别要求，故C 、D 正确．]3.交流发电机在工作时电动势为e ＝E m sin ωt ，若将发电机的转速提高一倍，同时将电枢所围面积减小一半，其他条件不变，则其电动势变为( )A ．e ′＝E m sinωt2B ．e ′＝2E m sinωt2C ．e ′＝E m sin 2ωtD ．e ′＝E m2sin 2ωtC [本题考查交变电压的瞬时值表达式e ＝E m sin ωt ，而E m ＝NBSω，当ω加倍而S 减半时，E m不变，故正确答案为C.]正弦交变电流的产生1.中性面 中性面的垂面 位置 线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行磁通量 最大 零 磁通量变化率 零 最大 感应电动势 零 最大 感应电流 零 最大 电流方向改变不变(1)匀强磁场． (2)线圈匀速转动．(3)线圈的转轴垂直于磁场方向．【例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开始计时，则在0～π2ω这段时间内( )A．线圈中的感应电流一直在减小B．线圈中的感应电流先增大后减小C．穿过线圈的磁通量一直在减小D．穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小AD [计时开始时线圈平面与磁场平行，感应电流最大，在0～π2ω时间内线圈转过四分之一个圆周，感应电流从最大减小为零，磁通量逐渐增大，其变化率一直减小，故A、D正确．]产生正弦式交变电流的条件是：线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动，与线圈的形状和转轴的位置无关.[跟进训练]1．(多选)矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，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，线框中的感应电动势也为零C．当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次D．线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零CD [线框位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过线框的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与磁感线平行，即不切割磁感线，所以感应电动势等于零，也即此时穿过线框的磁通量的变化率等于零，感应电动势或感应电流的方向在此时刻改变．线框垂直于中性面时，穿过线框的磁通量为零，但切割磁感线的两边都是垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，即此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C 、D 选项正确．]对交变电流的变化规律的理解1.推导正弦式交变电流瞬时值的表达式若线圈平面从中性面开始转动，如图所示，则经时间t ：(1)线圈转过的角度为ωt .(2) ab 边的线速度跟磁感线方向的夹角θ＝ωt .(3) ab 边转动的线速度大小v ＝ωL ad2.(4) ab 边产生的感应电动势e ab ＝BL ab v sin θ＝BSω2sin ωt .(5)整个线圈产生的感应电动势e ＝2e ab ＝BSωsin ωt ， 若线圈为N 匝，e ＝NBSωsin ωt .(6)若线圈给外电阻R 供电，设线圈本身电阻为r ，由闭合电路欧姆定律得i ＝eR ＋r ＝E mR ＋rsin ωt ，即i ＝I m sin ωt ，R 两端的电压可记为u ＝U m sin ωt .2．峰值(1)由e ＝NBSωsin ωt 可知，电动势的峰值E m ＝NBSω.(2)交变电动势的最大值，由线圈匝数N 、磁感应强度B 、转动角速度ω及线圈面积S 决定，与线圈的形状无关，与转轴的位置无关，但转轴必须垂直于磁场，因此如图所示几种情况，若N 、B 、S 、ω相同，则电动势的最大值相同．(3)电流的峰值可表示为I m ＝NBSωR ＋r.【例2】 如图所示，正方形线圈abcd 的边长是0.5 m ，共150匝，匀强磁场的磁感应强度为B ＝2π T ，当线圈以150 r/min 的转速绕中心轴线OO ′匀速旋转时，求：(1)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； (2)线圈转过110s 时电动势的瞬时值．[解析] 分别把E m 、ω的数值推出，代入一般式e ＝E m sin ωt 就得出了瞬时值表达式．求瞬时值时，只需把t 的时刻代入表达式就可以了．(1)e ＝E m sin ωt ＝NBS ·2πn sin 2πnt ， 代入数据可得e ＝375sin 5πt (V)． (2)当t ＝110s 时，电动势的瞬时值e ＝375sin ⎝⎛⎭⎪⎫5π×110 V ＝375 V.[答案] (1)e ＝375sin 5πt (V) (2)375 V上例中，若从线圈处于垂直于中性面的位置开始计时，其他条件不变，结果如何呢？ 提示：(1)e ＝E m cos ωt ＝375cos 5πt (V)． (2)e ＝375cos(5π×110) V ＝0.(1)求解交变电流的瞬时值问题的答题模型(2)若线圈给外电阻R 供电，设线圈本身电阻为r ，由闭合电路欧姆定律得i ＝eR ＋r ＝E mR ＋rsin ωt ＝I m sin ωt ，R 两端的电压可记为u ＝U m sin ωt .[跟进训练]2.(多选)如图所示，abcd 为一边长为L 、匝数为N 的正方形闭合线圈，绕对称轴OO ′匀速转动，角速度为ω.空间中只有OO ′左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .若闭合线圈的总电阻为R ，则( )A ．线圈中电动势的最大值为22NBL 2ωB ．线圈中电动势的最大值为12NBL 2ωC ．在线圈转动一圈的过程中，线圈中有一半时间没有电流D ．当线圈转到图中所处的位置时，穿过线圈的磁通量为12BL 2BD [最大值E m ＝12NBL 2ω，A 错误，B 正确；在线圈转动的过程中，线圈始终有一半在磁场中运动，不会有一半时间没有电流，C 错误；题图中所示位置中，穿过线圈的磁通量为12BL 2，D 正确．]交变电流的图象1.如图所示，正弦交变电流随时间的变化情况可以从图象上表示出来，图象描述的是交变电流的电动势、电流、电压随时间变化的规律，它们是正弦曲线．2．交变电流图象的应用 从图象中可以解读到以下信息：(1)交变电流的最大值I m 、E m 、U m 、周期T .(2)因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻．(3)找出线圈平行于磁感线的时刻． (4)判断线圈中磁通量的变化情况． (5)分析判断e 、i 、u 随时间的变化规律．【例3】 一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的交变电动势的图象如图所示，则( )A ．交流电的频率是4π HzB ．当t ＝0时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大C ．当t ＝π s 时，e 有最大值D ．t ＝32π s 时，e ＝－10 V 最小，磁通量变化率最小B [从题图象可知交流电的周期为2π s，频率为12πHz ，t ＝π s 时，e ＝0最小，A 、C 错误；t ＝0时，e 最小，Φ最大，B 正确；t ＝32π s 时，e ＝－10 V ，e 最大，ΔΦΔt最大，“－”号表示方向，D 错误．]图象的分析方法一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”，并理解其物理意义． 二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系． 三判：在此基础上进行正确的分析和判断．[跟进训练]3．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动，线圈中的感应电动势e 随时间t 变化的规律如图所示，则下列说法正确的是( )A ．图象是从线圈平面位于中性面开始计时的B ．t 2时刻穿过线圈的磁通量为零C ．t 2时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零D ．感应电动势e 的方向变化时，穿过线圈的磁通量的方向也变化B [由题图可知，当t ＝0时，感应电动势最大，说明穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，即是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，选项A 错误；t 2时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量的变化率最大，磁通量为零，选项B 正确，C 错误；感应电动势e 的方向变化时，线圈通过中性面，穿过线圈的磁通量最大，但方向并不变化，选项D 错误．]1．[物理观念]交变电流、交变电流的瞬时值、峰值．2．[科学思维]从法拉第电磁感应定律和楞次定律分析感应电流的产生过程，会推导电动势和交变电流随时间的变化规律．3．[科学思维]认识交变电流的图象，并根据图象解决具体问题．1．(多选)如图所示的图象中属于交变电流的是( )A BC DABC [选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交变电流，但不是正弦式交变电流；选项D中e的方向未变化，故是直流．]2．(多选)下列方法中能够产生交变电流的是( )A B高中物理学案大全，高考学案大全C DACD [B中的金属棒不切割磁感线，不产生感应电动势，C中的折线与矩形线圈的效果是相同的，D 中能产生按余弦规律变化的交变电流．]3．一闭合矩形线圈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．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大B．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变C．t2、t4时刻线圈中磁通量最大D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小B [从题图乙可以看出，t1、t3时刻通过线圈的磁通量最大，线圈经过中性面位置时线圈中感应电流方向改变，A错误，B正确；t2、t4时刻通过线圈的磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，此时感应电动势和感应电流均为最大，故C、D错误．]。
高中物理 5.1 交变电流教案 新人教版选修3-2
高中物理 5.1 交变电流教案新人教版选修3-2●本章概述本章讲述交变电流知识，是前面学过的电和磁的知识的发展和应用，并且与生产和生活有密切关系.本章重点内容是：交变电流的产生原理和变化规律，交变电流的性质和特点，变压器的工作原理，交变电流的传输及应用.这些知识点是高考命题率较高的知识点.与直流电相比，交变电流有许多优点，交变电流可以利用升压变压器升高或降低电压，便于远距离输送，可以驱动结构简单运行可靠的感应电动机。
为了有利学生学习交流电的特点，更好的区分交流与直流，本章还介绍了电感和电容在交变电流中的作用，使学生了解感抗与容抗的有关知识.本章可分为三个单元：第一单元：第一节和第二节，讲交变电流的产生和描述.第二单元：第三节，讲电感和电容对交变电流的作用.第三单元：第四节和第五节，讲变压器和电能的输送.第一节交变电流●本节教材分析为了适应学生的接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入的方法讲述这个问题.教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生的.并强调让学生观察教材图17—2所示线圈通过五个特殊位置时，电流表指针变化的情况，分析电动势和电流方向的变化，这样学生就会对电动势和电流的变化情况有个大致的了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流的方向.这样能充分调动学生的积极性,培养学生的观察和分析能力.关于交变电流的变化规律,教材利用上章学过的法拉第电磁感应定律引导学生进行推导,得出感应电动势的瞬时值和最大值的表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值的表达式.用图表表示交流电的变化规律是一种重要的方法,这种方法直观、形象,学生容易接受.这样做也是为后面用图象表示三相交流电准备条件,在电磁波的教学中还要用到图象的方法.在介绍了交流电的周期和频率后,可通过练习巩固学生对交流电图象的认识.在本节学生第一次接触到许多新名词,如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等.要让学生搞清楚这些名词的准确含义.要使学生了解交流电有许多种,正弦交流电是其中简单的一种,在本章教材中常把正弦交流电简称交流电.要使学生明确中性面是指与磁场方向垂直的平面.中性面的特点是:线圈位于中性面时,电动势为零;线圈通过中性面时,电动势的方向要改变.要向学生指出,一般科技书中都用小写字母表示瞬时值,用大写字母并加脚标，m表示最大值.●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tΔΔφ=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L 1,bc 边长L 2,磁感应强度为B ,这时ab 边产生的感应电动势多大?［生］e ab =BL 1vsin ωt =BL 1·22L ωsin ωt =21BL 1L 2sin ωt ［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 =BL 1L 2ωsin ωt［师］若线圈有N 匝时,相当于N 个完全相同的电源串联,e =NBL 1L 2ωsin ωt,令E m =NBL 1L 2ω,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 =rR E m +,感应电流的瞬时值i =I m s i n ωt . ［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 sin ωt .［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=0.四、作业（略）五、板书设计六、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 =1201 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=2202s 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 =2001 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 n ω t ，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 in 2ω tB.e =2E m s in 2ω tC.e =2E m s in 4ω tD.e =2E m s in ω t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 in 100π t V.根据欧姆定律，电路中电流强度的最大值为I m =100311 R E 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 in 100π t A. 当t =1201 s 时，电流的瞬时值为 i =3.11s in (100π·1201)=3.11×21A=1.55 A. 3.ABD4.B●备课资料1.抽水蓄能发电电被称为现代文明的血液.一天当中的不同时段,比如生产、生活最忙碌的时候,与夜晚夜深人静之际,对电的使用量往往相差十分悬殊.而电力又不能直接大量贮存.这就要求电网具有灵活的调节能力,在高峰时增加供电,而在低谷时又减少供电.否则电网的电压就会与标准不符,不仅用户无法正常用电,电网的运行安全也会受到威胁.水电、火电、核电是目前电网大规模发电的主要形式,也是电网调节的主要形式.其中水电机组开停机迅速,调节能力最强;而火电机组从开机到满负荷工作或反之运行的时间往往需要近10个小时,跟不上网内的负荷变化,调节能力很差;而核电机组由于技术和安全方面的原因,基本上没有调节能力.华北电网占装机容量97%以上的是火电机组.华北属于缺电地区,用电高峰时全部机组满负荷运行也难以满足用电需求,所以不得不频繁地拉闸限电;而在低谷时电网内又有大量过剩的电能需要削减.那么,是否可以把低谷的剩余电量贮存起来,补充高峰时的供电不足,从而提高华北电网的调节能力呢?循着这样的思路,1992年9月,十三陵抽水蓄能电站破土动工了.从工程结构上说,抽水蓄能电站包括两个具有水平垂直高差的水库,分别叫作上水库和下水库.十三陵抽水蓄能电站的下水库是早已建成的十三陵水库;上水库建在十三陵水库左岸蟒山后面的上寺沟内.上下水库间的落差有480 m.上水库的总库容为400万立方米.上下水库之间的山体内建有地下厂房和附属洞室,装备了既可做水泵也可做水轮机运行的蓄能机组.十三陵抽水蓄能电站的地下厂房面积为4000 m2,它装备的是4台20万kW的水泵水轮电动发电机组.连接上下水库和地下厂房的水道系统主要由进出水口、调压节隧洞以及隧洞内铺设的巨大的高压管道组成.抽水蓄能电站是依照能量转换原理工作的.在午夜之后的用电低谷蓄能机组做水泵运行,用电网内多余的电能把水库的水抽到上水库,把电能转换成势能贮存起来;在用电高峰时,机组又成为发电机,由上水库向下水库放水,像常规水电站一样,把水的势能转换成电能,返送回电网补充供电的不足.这样,在蓄水放水,耗电发电的循环过程中,电站对电网负荷的高峰和低谷起到调节作用.十三陵抽水蓄能电站建成后,每年可吸收16.5亿千瓦时的低谷剩余电量,提供12亿千瓦时的高峰电量.如果按1千瓦时高峰电量可创4~6元产值计算,每年可创社会产值50~70亿元.更重要的是抽水蓄能电站增强了华北电网的调节能力,保证了整个电网的安全经济运行.目前抽水蓄能发电在我国呈现出蓬勃发展的势头.除十三陵抽水蓄能电站外,全国还有好几个抽水蓄能电站,有的正在兴建中,有的已经投入运行.2.崛起的新能源——核电电力是国民经济发展的命脉.目前世界电力主要由火电、水电和核电构成.火电是靠燃烧煤、石油等化石燃料获得的.作为不可再生的自然资源,化石燃料储量有限,而且都是重要的化工和轻纺工业原料.化石燃料的燃烧还会对环境造成很大污染,是造成“酸雨”“温室效应”等环境问题的元凶.水电是可再生资源,而且不会污染环境,但它的限制条件较多,如水资源分布不均,水流量的季节变化会导致发电量的变化.只有核电能够既满足电力需求,又不污染环境.自1954年苏联建成世界上第一座核电站至今,全球已有30多个国家建起了440多台机组,总装机容量达到3亿多千瓦,其中法国、美国、日本、德国、英国等经济发达国家的核电都超过本国总发电量的20%,法国甚至达到70%以上.作为一个人口众多的发展中国家,我国的电力工业一直在稳步发展,装机容量和年发电量分别排世界第四位和第三位.但人均发电量排在世界第80位,仅为世界平均水平的1/3.1996年全国电力缺口在20%左右,远远不能满足快速增长的国民经济发展的需求.我国将近70%的煤炭资源分布在华北和西北,工业发达和人口密集的东南沿海地区的煤炭和水力资源都很匮乏,国家每年都要投入巨资进行“北煤南运”.我国初步规划2000~2020年新增装机容量5亿千瓦.如果全部建成火电站发电用煤需要13亿吨,这无论从煤的新增产量、远距离运输,还是从生态环境等各方面看,都存在巨大困难,可以说发展核电是中国解决能源问题的一条重要途径.有关部门预测,21世纪将是中国核电大发展的时期.1991年中国大陆实现了核电零的突破.现在已有两座核电站3台核电机组共210万千瓦装机容量,其发电量占全国发电总量的1.27%.国家“九五”计划和2010年远景规划目标纲要指出:贯彻因地制宜、水火并举,适当发展核电的方针.计划到2010年投运的核电站总装机容量达到2000万千瓦左右.目前,东南沿海地区都把建造核电站作为解决当地能源问题的重要途径,对发展核电有很高的积极性.秦山核电站和大亚湾核电站的安全稳定运行为中国的核电发展开了个好头，已充分显示了核电安全、清洁、经济的优越性.“九五”期间，我国计划建造的四座核电站八台机组共660万千瓦,现已全面开始建造.可以说，发展核电已成为我国能源政策的一部分，作为20世纪中叶崛起的新能源，它在中国有着光明的发展前景.。
高中物理 第五章 交变电流 5.1 交变电流教案 新人教版选修3-2(2021年整理)
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交变电流准备大的电流表教学过程(一）引入新课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?这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流.（二）进行新课1、交变电流的产生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？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? ab与cd。
当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流的方向沿着a→b→c→d→a方向流动的.当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的。
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。
线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?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。
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的位置。
（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大,但t ΔΔ=0。
（3）线圈越过中性面，线圈中I 感方向要改变。
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5.1交变电流【学习目标】利用旋转电枢式发电机设计实验探究交变电流的性质；理论探究线圈转动一周中电动势和电流的变化，对交流电的产生有比较清楚的了解，培养运用基本原理解决新情境下问题的能力；推导出交变电流的瞬时值表达方式，知道峰值和瞬时值的意义。
【合作研究】探究一：发电机产生的电流有何特点？猜想：旋转电枢式发电机产生的电流具有什么特点？设计实验：把两个发光颜色不同的二极管并联，注意使两者正负极方向不同，然后连接到发电机两端，转动手柄，观察二极管发光情况。
现象：总结：直流：交变电流：温故知新，探究准备1、矩形线圈转动过程中，哪些边切割磁感线？怎样求感应电动势？2、回忆右手定则，怎么分析感应电流的方向？3、如右图，若B与v不垂直，怎么求AB导线感应电动势？设v与磁感线夹角为ϴ探究二：线圈中电流方向怎样变化？为何变化？1、右图为AB导线转动一周各位置截图，请分析各位置电流方向。
2、电流方向在何处发生变化？发生变化的原因是什么？3、请分析线圈转动一周过程，整个线圈电流方向及变化情况。
甲：乙：丙：丁：探究三：线圈中电流大小是否变化？怎样变化？为何变化？甲 乙 丙 丁 1、在哪些位置感应电流为最大？哪些位置感应电流最小？2、小组讨论，根据表格的提示分析四个过程中电流大小的变化情况，v 与磁感线夹角为ϴ过程ϴ的变化sin ϴ（增大或减小） v 〦=vsin ϴ（增大或减小） E（增大或减小） I（增大或减小）甲→乙 乙→丙 丙→丁 丁→甲3、电流大小发生变化的原因是什么？探究四：电流随时间变化的图象遵循什么规律？推导：从甲位置计时，求t 时刻线圈中的感应电动势e 。
已知磁感应强度为B ，线圈转动角速度为ω，AB 边长为Ｌ１，AD 边长为Ｌ２。
则此时刻：θsin v v =⊥ ⊥=BLv E1、 线圈转过的角度为 θ =__________2、AB 边的线速度大小______________3、速度沿垂直于磁场方向的分量_______________4、AB 边（CD 边）产生的感应电动势e AB =e CD =_____________________________5、单匝线圈产生的电动势e 0=_____________________________6、N 匝线圈产生的电动势e =_____________________________ 结论：线圈在匀强磁场内从甲位置开始转动，交流电的电动势随时间按 规律变化。
其中，把___________叫做瞬时值，把_____________叫做最大值或者峰值。
五、旋转磁极式发电机课后动手做一做，了解葛洲坝水力发电的原理L 1L 2六、课后思考：三峡大坝发电机产生的电压为几万伏的交流电是怎样跨过千山万水，最终变成220V到达你身边的呢？七、小结反思2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，轻绳一端固定在O 点，另一端拴有质量为m 的球。
在最低点给小球一水平初速度，使其在竖直平面内做圆周运动。
小球运动到某一位置时，轻绳与竖直方向成θ角。
关于轻绳的拉力T 和θ角的关系式你可能不知道，但是利用你所学过的知识可以确定下列哪个表达式是正确的（ ）A ．T=a+3mgsinθ（a 为常数）B ．T=a+3sin mgθ（a 为常数） C ．T=a+3mgcosθ（a 为常数）D ．T=a+3cos mgθ（a 为常数）2．如图所示为某齿轮传动装置中的A 、B 、C 三个齿轮，三个齿轮的齿数分别为 32、12、20，当齿轮绕各自的轴匀速转动时，A 、B 、C 三个齿轮转动的角速度之比为A ．8:3:5B ．5:3:8C ．15:40:24D ．24:40:153．如图所示，空间有两个等量异种点电荷Q 1和Q 2，Q 1带正电、Q 2带负电，两点电荷间的距离为L ，O 为连线的中点。
在以Q 1、Q 2为圆心，2L为半径的两个圆上有A 、B 、C 、D 、M 、N 六个点，A 、B 、C 、D 为竖直直径的端点，M 、N 为水平直径的端点，下列说法中正确的是（ ）A ．A 、C 两点电场强度相同B ．带正电的试探电荷在M 、N 两点时受到的电场力方向相反C ．把带正电的试探电荷从C 点沿圆弧移动到N 点的过程中电势能不变D ．带负电的试探电荷在M 点的电势能小于在A 点的电势能4．2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆。
嫦娥四号登陆月球前，在环月轨道上做匀速圆周运动，其与月球中心连线在单位时间内扫过的面积为S ，已知月球的质量为M，引力常量为G，不考虑月球的自转，则环月轨道的半径大小为( )A．24SGMB．23SGMC．22SGMD．2SGM5．对于一定质量的理想气体，下列叙述中正确的是（）A．当分子间的平均距离变大时，气体压强一定变小B．当分子热运动变剧烈时，气体压强一定变大C．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变小时，气体压强一定变大D．当分子热运动变剧烈且分子平均距离变大时，气体压强一定变大6．如图，水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起，a的左端通过一根轻绳与质量为33m=kg 的小球相连，绳与水平方向的夹角为60°，小球静止在光滑的半圆形器皿中。
水平向右的力F=20N作用在b上，三个物体保持静状态。
g取10m/s2。
下列说法正确的是（）A．物体a对桌面的静摩擦力大小为10N，方向水平向右B．物体b受到物体a给的一个大小为20N的摩擦力，方向向左C．物体c受到向右的静摩擦力，大小为20ND．在剪断轻绳的瞬间，三个物体一定会获得向右的加速度7．如图所示，在水平桌面上固定一个光滑长木板，质量为M的木块通过轻绳与质量为m的钩码相连，重力加速度为g，则释放后钩码的加速度大小为（）A．0B．gC．mg M m+D．Mg M m+8．如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L的正方形线框；在线框右侧有一宽度为d（d> L）、方向垂直纸面向里的条形匀强磁场区域，磁场的边界与线框的右边框平行。
现使线框以某一初速度向右运动，t=0时线框的右边框恰与磁场的左边界重合，随后线框进入并通过磁场区域。
关于线框所受安培力F随时间t变化的图线可能正确的是（ ）A ．B ．C ．D ．9．物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法如：理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。
以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是A ．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是微元法B ．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，这里运用了假设法C ．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法D ．根据速度定义式xv t ∆=∆，当Δt→0时，x t∆∆就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法10．如图，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，P 为磁场边界上的一点．有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P 点进入磁场．这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的1/1．将磁感应强度的大小从原来的1B 变为2B ，结果相应的弧长变为原来的一半，则2B ：1B 等于A ．2B 3C 2D ．1二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分11．如图所示，在某一峡谷的两侧存在与水平面成相同角度的山坡，某人站在左侧山坡上的P点向对面的山坡上水平抛出三个质量不等的石块，分别落在A、B、C三处，不计空气阻力，A、C两处在同一水平面上，则下列说法正确的是()A．落到A、B、C三处的石块落地速度方向相同B．落到A、B两处的石块落地速度方向相同C．落到B、C两处的石块落地速度大小可能相同D．落到C处的石块在空中运动的时间最长12．如图是一定质量的理想气体的p－V图，气体状态从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B(图中实线)和C→D为等温过程，温度分别为T1和T2.下列判断正确的是( )A．T1>T2B．C→D过程放出的热量等于外界对气体做的功C．若气体状态沿图中虚线由A→B，则气体的温度先降低后升高D．从微观角度讲B→C过程压强降低是由于分子的密集程度减少而引起的E.若B→C过程放热200 J，D→A过程吸热300 J，则D→A过程气体对外界做功100 J13．如图甲所示，通过一理想自耦变压器给灯泡L1和L2供电，R为定值电阻，电表均为理想电表，原线圈所接电压如图乙所示，下列说法正确的是（）A．u随t的变化规律为u=222sin100rtVB．将电键S闭合，电压表示数不变，电流表示数变大C．将电键S闭合，小灯泡L1变亮D．将电键S闭合，为保证小灯泡L1亮度不变，可将滑片P适当下移14．某单位应急供电系统配有一小型发电机，该发电机内的矩形线圈面积为S=0.2m2、匝数为N=100匝、电阻为r=5.0Ω，线圈所处的空间是磁感应强度为B=22T的匀强磁场，发电机正常供电时线圈的转速为n=2160r/min．如图所示是配电原理示意图，理想变压器原副线圈的匝数比为5︰2，R1=5.0Ω、R2=5.2Ω，电压表电流表均为理想电表，系统正常运作时电流表的示数为I=10A，则下列说法中正确的是A．交流电压表的示数为720VB．灯泡的工作电压为272VC．变压器输出的总功率为2720WD．若负载电路的灯泡增多，发电机的输出功率会增大15．下列关于振动和波的说法，正确的是。
A．声波在空气中传播时，空气中各点有相同的振动频率B．水波在水面上传播时，水面上各点沿波传播方向移动C．声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长，容易发生衍射D．当两列波发生干涉时，如果两列波波峰在某质点相遇，则该质点位移始终最大E.为了增大干涉条纹间距，可将蓝光换成红光三、实验题：共2小题16．某同学欲用伏安法测定一阻值约为5Ω的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A．直流电源E(电动势约为4.5V，内阻很小)；B．直流电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω)；C．直流电流表A2(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)；D．直流电压表V1(量程0～3V，内阻约为3kΩ)；E．直流电压表V2(量程0～15V，内阻约为6kΩ)；F．滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω)；G．开关、导线若干。