高中物理第五章交变电流章末整合提升学案新人教版

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1、第五章交变电流章末整合提升突破一　交变电流四值的计算与应用交变电流“四值”的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝Emsinωti＝Imsinωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值Em＝nBSωIm＝讨论电容器的击穿电压有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值E＝U＝(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电气设备“铭牌”上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值I＝适用于正(余)弦式交变电流平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值＝Bl＝＝计算通过

2、电路截面的电荷量【例1】(2017·温州高二检测)如图1所示为交流发电机示意图，矩形线圈的匝数N＝50匝，每匝线圈的边长lab＝0.4m，Lbc＝0.2m，矩形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T，线圈总电阻r＝1Ω，外接电阻R＝9Ω，线圈以n＝r/s的转速在磁场中匀速转动。求：图1(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；(2)若线圈从通过中性面时开始计时，写出回路中电流随时间变化的关系式；(3)交流电压表和电流表的读数；(4)此交流发电机的总功率和输出功率。解析　(1)设矩形线圈在匀强磁场中匀速转动的角度为ω，产生的感应电动势

3、的最大值Em＝NBSω，而ω＝2πn代入数据得Em＝160V，ω＝200rad/s(2)线圈中产生的交变电流的最大值Im＝＝16A线圈从通过中性面时开始计时，交变电流的表达式为正弦函数i＝Imsinωt＝16sin200tA(3)电流表的读数为交变电流的有效值，即I＝＝8A电压表的读数为U＝IR＝72V(4)发电机的总功率P总＝IE而E＝＝80V代入数值得P总＝1280W发电机的输出功率等于外电路电阻消耗的功率，即P出＝PR＝IU＝8×72W＝1152W。答案　(1)160V　(2)i＝16sin200tA(3)72V　8A(4)12

4、80W　1152W【跟踪训练1】如图2所示，单匝矩形圈放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R。t＝0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正在向纸面外转动。则下列说法正确的是(　　)图2A.t时刻线圈中电流瞬时值表达式i＝cosωtB.线圈中电流的有效值I＝C.线圈中电流的有效值I＝D.线圈中消耗的电功率P＝解析　回路中感应电动势的最大值Em＝BSω，电流的最大值Im＝＝，t＝0时线圈处于中性面位置，故瞬时值表达式i＝sinωt，电流有效值I＝＝，P＝I

5、2R＝，故选项A、B错误，C、D正确。答案　CD突破二　交流电图象的应用交流电的图象反映了交变电动势(电流)随时间的变化特征，对正弦式交流电来说，我们可以从图象中获取如下信息：1.交流电的周期(T)一个完整的正弦波对应的时间段，知道了周期便可以算出线圈转动的角速度ω＝。2.交流电的最大值(Em、Im)图象上的峰值，知道了最大值，便可计算出交变电动势(交变电流)的有效值。3.任意时刻交流电的瞬时值图象上每个“点”表示某一时刻交流电的瞬时值。【例2】如图3所示是某正弦式交变电压的波形图，由图可确定该电压的(　　)图3A.周期是0.01sB

6、.最大值是311VC.有效值是220VD.表达式为u＝220sinπt(V)解析　由题图知：最大值Um＝311V，且为正弦式交变电流，有效值U＝＝220V，周期T＝0.02s，表达式为u＝311sin100πt(V)，故选项B、C正确。答案　BC【跟踪训练2】(2017·杭州高二检测)一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图4所示的交变电动势图象，根据图象提供的信息，以下说法正确的是(　　)图4A.线圈转动的角速度为rad/sB.电动势的有效值为14.1VC.t＝1.0×10－2s时，线圈平面和磁场方向的夹角为30°

7、D.t＝1.5×10－2s时，穿过线圈平面的磁通量最大解析　角速度ω＝＝rad/s，A正确；电动势的有效值E＝＝14.1V，B正确；电动势的瞬时值e＝20sintV，从计时开始到t＝1.0×10－2s，线圈平面开始转过的角度θ＝ωt＝×1.0×10－2＝，故线圈平面和磁场方向的夹角为30°，C正确；t＝1.5×10－2s时，线圈平面与磁场平行，磁通量最小，D错误。答案　ABC突破三　变压器动态分析处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系，大致有两种情况：(1)负载不变，原、副线圈匝数比改变

8、；(2)原、副线圈匝数比不变，负载改变。动态分析该类问题的思路可表示为：【例3】如图5所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：n2＝10∶1，接线柱a、b接一正弦式交流电源，电压u＝220sin(100πt