新教材粵教選擇性必修第二冊-第3章-第2節(jié)-描述交變電流的物理量-課件(78張)

1、第二節(jié)描述交變電流的物理量第三章交變電流學(xué)習(xí)目標(biāo)1知道交變電流的峰值、瞬時值、平均值、周期、頻率等物理量，并理解這些物理量的意義(重點(diǎn))2會根據(jù)有效值的定義求交變電流的有效值(難點(diǎn))3能根據(jù)正弦式交變電流的峰值和有效值的關(guān)系進(jìn)行計算(難點(diǎn))學(xué)法與考法學(xué)法：通過閱讀教材，知道交變電流周期、頻率的物理意義，掌握它們之間的關(guān)系；通過分析，會運(yùn)用正弦式交變電流有效值和峰值的關(guān)系計算交變電流的有效值考法：運(yùn)用數(shù)學(xué)知識對峰值、瞬時值、平均值、周期、頻率進(jìn)行理解；運(yùn)用數(shù)學(xué)知識理解正弦式交變電流的公式和圖像；運(yùn)用數(shù)學(xué)知識對有效值進(jìn)行計算知識概覽預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟變化快慢周期和頻率一次周期赫茲2f5我國民用

2、交變電流的周期和頻率(1)周期：T_s.(2)頻率：f_Hz.100 rad/s，電流方向每秒鐘改變_次50100打點(diǎn)計時器總是每0.02 s打一次點(diǎn)，交變電流的頻率為多少？【答案】每0.02 s打一次點(diǎn)，打點(diǎn)計時器接的交變電流頻率為f50 Hz. 關(guān)于交變電流的周期和頻率，以下說法中正確的選項是 ()A正弦式交變電流最大值連續(xù)出現(xiàn)兩次的時間間隔等于周期B1 s內(nèi)交變電流出現(xiàn)最大值的次數(shù)等于頻率C交變電流方向變化的頻率為交變電流頻率的2倍D50 Hz的交變電流，其周期等于0.05 s【答案】C1峰值(1)定義：交變電流的電壓、電流所能到達(dá)的_數(shù)值(2)應(yīng)用：電容器所能承受的電壓要_交流電壓的峰

3、值最大峰值和有效值高于2有效值(1)定義：讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的_，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量_，而這個恒定電流的電流與電壓分別為I、U，我們就把I、U叫作這一交變電流的有效值(2)應(yīng)用：交流用電設(shè)備上所標(biāo)的_電壓和_電流；交流電壓表測量的數(shù)值；無特別說明時提到的交變電流的數(shù)值3正弦式交變電流峰值和有效值的關(guān)系：I_，U_.電阻相等額定額定家用電是正弦式交變電流，電流的大小和方向在不斷變化，我們常說家用電電壓為220 V，頻率為50 Hz，這里的220 V和50 Hz的物理意義是什么？如果電路中含有電容器，對電路的電壓有什么要求？【答案】家用電壓為220 V，指的

4、是交流電電壓的有效值，頻率為50 Hz，指交流電壓、電流每秒鐘周期性變化50次把交變電流接到電容器兩端時，交流電壓的峰值應(yīng)小于電容器所能承受的最大電壓(又叫電容器的耐壓值、擊穿電壓)，否那么電容器就有被擊穿的危險 在阻值為70 的電阻中通以正弦交變電流，測得在10 min內(nèi)放出的熱量為2.1104 J，那么此交變電流的最大值為()A0.24 AB0.5 AC0.707 AD1 A【答案】D1某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢為e50sin(100t) V，對此電動勢，最大值是_V；頻率是_Hz；有效值是_V；周期是_s.2如圖是一個正弦式交變電流的圖像，由圖可知，電流的峰值Im_A，有效值I_A，周

5、期T_s，頻率f_Hz.50用圖像描述交變電流50140.25 通過某電阻的周期性交變電流的圖像如以下圖，該交流電的有效值多大？ 如以下圖是一個正弦式交變電流的圖像，以下說法正確的選項是()A周期是0.2 s，電流的峰值是10 AB周期是0.15 s，電流的峰值是10 AC頻率是5 Hz，電流的有效值是10 AD頻率是0.2 Hz，電流的有效值是7.07 A【答案】A多維課堂 | 素養(yǎng)初培特斯拉既是創(chuàng)造家，也是物理學(xué)家、機(jī)械工程師、電氣工程師，24歲創(chuàng)造交流電，一生擁有1 000多項專利創(chuàng)造，獲得11次諾貝爾物理學(xué)獎提名，我們都很熟悉的雷達(dá)、收音機(jī)、 機(jī)、霓虹燈、飛彈導(dǎo)航等全是出自他手，特斯拉

6、堪稱天才如以下圖是一個正弦式交變電流的圖像周期和頻率(1)交變電流完成一次周期性變化需要多長時間？(2)在1 s內(nèi)完成多少次周期性變化？【答案】(1)完成一次周期性變化需要0.02 s；(2)在1 s內(nèi)完成50次周期性變化1線圈轉(zhuǎn)動一周，交變電流恰好完成一次周期性變化2從線圈轉(zhuǎn)動的角度來說，周期就是線圈在磁場中轉(zhuǎn)動一周所用的時間；頻率就是線圈在磁場中一秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)素養(yǎng)點(diǎn)評：物理觀念知道周期、頻率的概念；科學(xué)思維知道交變電流周期、頻率的物理意義，掌握它們之間的關(guān)系探究總結(jié)變式1(多項選擇)(2021年南昌一中月考) 矩形金屬線圈共10匝，繞垂直于磁場方向的軸在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，線圈中產(chǎn)生的

7、交流電動勢e隨時間t變化的情況如以下圖以下說法中正確的選項是()A此交變電流的頻率為0.2 HzB1 s內(nèi)電流方向變化10次Ct0.1 s時，線圈平面與磁場方向平行D1 s內(nèi)線圈轉(zhuǎn)5圈【答案】BD易錯提醒：我國電網(wǎng)中交變電流的周期是0.02 s，頻率是50 Hz.但并不是所有國家交流電頻率都是50 Hz，有少數(shù)國家交流電頻率是60 Hz.借題發(fā)揮：我國民用交變電流的周期和頻率：(1)周期：T0.02 s(2)頻率：f50 Hz.100 rad/s，電流方向每秒鐘改變100次(3)線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動一周，電動勢、電流都按正(余)弦規(guī)律變化一次1交變電流有效值的定義(1)交變電流的有效值是根據(jù)電

8、流的熱效應(yīng)定義的(2)等效是指恒定電流和交變電流，在相同的時間內(nèi)，在相同的電阻上產(chǎn)生的熱量相同(3)通常所說的交變電流的電壓、電流，用電表測量的交變電流的電壓、電流，以及用電器的額定電壓、額定電流，還有保險絲的熔斷電流，都是指有效值峰值和有效值素養(yǎng)點(diǎn)評：物理觀念知道交變電流峰值和有效值的概念；科學(xué)思維知道交變電流峰值和有效值的物理意義，掌握它們之間的關(guān)系【答案】B變式2(2021年廣州海珠區(qū)月考)一個匝數(shù)為100匝，電阻為R0.5 的閉合線圈處于某一磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按如以下圖規(guī)律變化，那么線圈中產(chǎn)生交變電流的有效值為()【答案】B一正弦式交流電的電壓隨

9、時間變化的規(guī)律如以下圖用圖像描述交變電流(1)該交流電的電壓的最大值為多少？(2)該交流電的頻率為多少？(3)該交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式是什么？(4)并聯(lián)在該電壓兩端的電壓表指針不停擺動嗎？【答案】(1)該交流電的電壓的最大值為100 V；(2)周期為4102 s，所以頻率為25 Hz；(3)2f50 rad/s，該交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式u100sin(50t) V；(4)交流電壓表的示數(shù)為交流電的有效值而不是瞬時值，不隨時間變化，指針不擺動1交變電流的變化規(guī)律(線圈在中性面位置開始計時)探究總結(jié)(1)確定正弦式交變電流的峰值，根據(jù)圖像讀出或由公式EmnBS求出相應(yīng)峰值(2)明確線圈的初

10、始位置，找出對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式如：線圈在中性面位置開始計時，那么it圖像為正弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達(dá)式為iImsin t.線圈在垂直于中性面的位置開始計時，那么it圖像為余弦函數(shù)圖像，函數(shù)表達(dá)式為iImcos t.素養(yǎng)點(diǎn)評：物理觀念知道正弦式交變電流的公式和圖像；科學(xué)思維能根據(jù)正弦式電流的峰值和有效值的關(guān)系進(jìn)行計算精練3(多項選擇)圖甲、乙分別為兩種電壓的波形，其中圖甲所示的電壓按正弦規(guī)律變化，圖乙所示的電壓是正弦函數(shù)的一局部以下說法正確的選項是 ()A圖甲、乙均表示交流電B圖甲所示電壓的瞬時值表達(dá)式為u20sin(100t) VC圖乙所示電壓的有效值為20 VD圖乙所示電壓的有效值為10 V【答案

11、】ABD【答案】B易錯提醒：在解決有關(guān)交變電流的圖像問題時，應(yīng)先把交變電流的圖像與線圈的轉(zhuǎn)動位置對應(yīng)起來，再根據(jù)特殊位置求特征解借題發(fā)揮：應(yīng)用交變電流四值時的本卷須知：(1)研究電容器是否被擊穿時，應(yīng)用交變電流的峰值(最大值)，因為電容器上標(biāo)明的電壓是電容器長時間工作時所能承受的最大電壓(2)研究電功、電功率和電熱時，只能用有效值(3)研究通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量時，要用平均值(1)如以下圖的幾種情況中，如果N、B、S均相同，那么感應(yīng)電動勢的峰值相同嗎？交變電流的變化規(guī)律(2)如以下圖為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，線圈匝數(shù)N50，每匝線圈面積為0.48 m2，轉(zhuǎn)速為

12、150 r/min，線圈在勻速轉(zhuǎn)動過程中，從圖示位置開始計時寫出交變感應(yīng)電動勢瞬時值的表達(dá)式探究總結(jié)3對交變電流圖像的認(rèn)識如以下圖，正弦式交變電流隨時間的變化情況可以從圖像上表示出來，圖像描述的是交變電流的電動勢、電流、電壓隨時間變化的規(guī)律，它們是正弦曲線4交變電流圖像的應(yīng)用從圖像中可以解讀到以下信息：(1)交變電流的最大值Im、Em、Um，周期T.(2)因線圈在中性面時感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流均為零，磁通量最大，所以可確定線圈位于中性面的時刻(3)找出線圈平行于磁感線的時刻(4)判斷線圈中磁通量的變化情況(5)分析判斷e、i、u隨時間的變化規(guī)律素養(yǎng)點(diǎn)評：物理觀念知道交變電流、中性面、周期、頻率、

13、有效值、相位；科學(xué)思維掌握交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律精練4(多項選擇)(2021年江蘇宿豫中學(xué)月考) 矩形線圈的匝數(shù)為50匝，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動時穿過線圈的磁通量隨時間的變化規(guī)律如以下圖，以下結(jié)論正確的選項是()A在t0.1 s和t0.3 s時，電動勢最大B在t0.2 s和t0.4 s時，電動勢改變方向C電動勢的最大值是157 VD在t0.4 s時，磁通量變化率到達(dá)最大，其值為3.14 Wb/s【答案】CD變式4一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢的圖像如以下圖，那么()【答案】B易錯提醒：(1)物理學(xué)中，正弦交變電流與余弦交變電流統(tǒng)稱為正弦式交變電流，簡稱正弦式

14、電流(2)線圈在通過垂直中性面的平面時磁通量為零，但磁通量的變化率最大，所以通過線圈的電流最大(3)由右手定那么可知線圈在通過中性面時，電流的方向發(fā)生改變借題發(fā)揮：圖像的分析方法：一看，看“軸、看“線、看“斜率、看“點(diǎn)，并理解其物理意義二變，掌握“圖與圖“圖與式和“圖與物之間的變通關(guān)系三判，在此根底上進(jìn)行正確的分析和判斷核心素養(yǎng)微專題產(chǎn)生正(余)弦交流電的五類模型模型1線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動：由矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動閉合線圈垂直于勻強(qiáng)磁場，線圈靜止不動，磁場按正弦規(guī)律做周期性變化，那么線圈中會產(chǎn)生正弦交變電流模型2.線圈處于周期性變化的磁場中：閉合線圈垂直于勻強(qiáng)磁場，線圈靜止不動，

15、磁場按正弦規(guī)律做周期性變化，那么線圈中會產(chǎn)生正弦交變電流模型3.導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中平動：導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中勻速平動，但導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度按正弦規(guī)律變化那么棒中會產(chǎn)生正弦交變電流模型4.導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中振動：導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中沿平行導(dǎo)軌平動切割磁感線時，棒的速度按正弦規(guī)律變化那么棒中會產(chǎn)生正弦交變電流模型5.棒在不均勻磁場中平動：導(dǎo)體棒在磁場中勻速平動切割磁感線，在棒的平動方向上，磁場按照正弦規(guī)律變化那么棒中會產(chǎn)生正弦交變電流A電流表的示數(shù)為0.24 AB0.01 s時回路中的電流最大C回路中交流電的頻率為50 HzD0.015 s時電珠L中電流的方向為從DLC【答案】C素養(yǎng)點(diǎn)評：正弦

16、交流電的產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生了正弦式感應(yīng)電動勢，根據(jù)EBLv，可以分別在B、L、v這三個物理量上做文章熟悉eEmsin t和EmnBS的推導(dǎo)過程此題通過線圈往復(fù)運(yùn)動的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維的素養(yǎng)課堂小練 | 素養(yǎng)達(dá)成1(多項選擇)在交流電路中，以下說法正確的選項是()A阻礙電流的不僅有電阻，還有電感線圈和電容器B電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗就越大C交變電流能通過電容器，是因為交變電壓的最大值大于擊穿電壓，電容器被擊穿了D電感對交變電流的阻礙作用，是因為交變電流通過電感線圈時，線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的變化【答案】AD【解析】由電容器和電感對交變電流作用的特點(diǎn)可知A、D正確，B錯誤；在交變電流作用下，電容器不斷進(jìn)行充放電，電路中產(chǎn)生電流，表現(xiàn)為交變電流通過了電容器，故C錯誤【答案】BC【答案】A【答案】C5