2019-2020年高中物理《交變電流》教案5 新人教版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理《交變電流》教案5 新人教版選修3-2 一、考綱要求 內 容 要 求 說 明 1.交變電流、交變電流的圖象 2.正弦交變電流的函數(shù)表達式,峰值和有效值 3.理想變壓器 4.遠距離輸電 5.變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)生磁場,電磁波及其傳播 6.電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收 7.電磁波譜 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 二、知識網(wǎng)絡 第1講 交變電流的產(chǎn)生和描述 ★ 一、考情直播 1.考綱要求 考綱內容 能力要求 考向定位 1.交變電流、交變電流的圖象 2.正弦交變電流的函數(shù)表達式,峰值和有效值 1.知道交變電流的產(chǎn)生及其原理 2.理解描述交變電流的物理量以及它們之間的關系、作用 3.掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法 新課標考綱對本講知識均只做了Ⅰ級要求,較舊考綱而言降低了要求,原則上應該不會出現(xiàn)難題、偏題.舊考綱中“正弦交變電流的圖象”在新考綱中表述為“交變電流的圖象”,則為圖象命題拓展了空間.已刪除的考點是“電感器、電容器對交變電流的影響”. 2.考點整合 考點1 交變電流及其產(chǎn)生 描述交變電流的物理量 1.交變電流: 和 都隨時間做周期性變化的電流即交變電流. 2.正(余)弦式交流電:交變電流的產(chǎn)生有很多形式.常見的正(余)弦式交變電流可由線圈在勻強磁場中繞 磁感應強度方向的軸轉動產(chǎn)生.若從中性面開始轉動則產(chǎn)生 交變電流,從峰值面開始轉動則產(chǎn)生 交變電流 3.中性面與峰值面:當線圈轉動至線圈平面垂直于磁感線位置時,各邊都不切割磁感線,線圈中沒有感應電流,這個特定位置叫做 .其特點是:與磁場方向垂直,線圈每次經(jīng)過該面感應電流方向均發(fā)生改變.峰值面的特點是:磁通量為 ,但電動勢 . 4.描述交變電流的“四值”: ①瞬時值: , (從中性面開始計時) ②峰值: , ③平均值: , ④有效值:根據(jù)電流的 定義。 ,(正、余弦交流電) 5.周期和頻率: 周期, 頻率, 轉速. [特別提醒]:1.書寫交變電流的表達式,一定要注意初始平面是中性面還是峰值面.若從中性面開始,則為正弦函數(shù),若從峰值面開始,則為余弦函數(shù)。 2.只有正弦式效流電的峰值與有效值才有倍關系. 3.計算電量只能用平均值.而電容耐壓值對應的是最大值. [例1]單匝矩形線圈abcd放在勻強磁場中,如圖所示,ab=de=l1,ad=bc=l2,從圖示位置起以角速度繞不同轉軸做勻速轉動,則 ( ) A.以OO′為轉軸時,感應電動勢 B.以O1O1′為轉軸時,感應電動勢 C.以OO′為轉軸時,感應電動勢 D.以OO′為轉軸或以ab為轉軸時,感應電動勢 [解析] 以OO′為轉軸時,圖示位置相當于是峰值面,根據(jù)感應電動勢的表達式可知,則C對A錯。再根據(jù)三角函數(shù)關系可知D選項正確。若線圈以O1O1′為轉軸,則線圈磁通量變化始終為零,則感應電動勢為零。 【答案】C、D [規(guī)律總結] 交變電流的產(chǎn)生與線圈平面初始位置有關,因此書寫表達式時首先要看清初始位置。若線圈平面與磁感應強度方向平行,則不會有感應電動勢產(chǎn)生。 [例2] 交流發(fā)電機轉子有n匝線圈,每匝線圈所圍面積為S,勻強磁場的磁感應強度為B,勻速轉動的角速度為ω,線圈內電阻為r,外電路電阻為R.當線圈由圖13-1-1中實線位置第一次勻速轉動90到達虛線位置過程中,求:⑴通過R的電荷量q為多少?⑵R上產(chǎn)生電熱QR為多少?⑶外力做的功W為多少? [解析] ⑴由電流的定義,計算電荷量應該用平均值:即,而,故. ⑵求電熱應該用有效值,先求總電熱Q,再按照內外電阻之比求R上產(chǎn)生的電熱QR. , ⑶根據(jù)能量守恒,外力做功的過程是機械能向電能轉化的過程,電流通過電阻,又將電能轉化為內能,即放出電熱.因此. 【答案】⑴ ⑵ ⑶ [規(guī)律總結] 要掌握交變電流“四值”的意義:計算電量只能用平均值.計算電功、電功率、電熱等與熱效應有關的量必須用有效值.而電壓表、電流表所能測量到的也是有效值. 考點2 交變電流的圖象 1.根據(jù)圖象的意義,從圖象的縱坐標軸上可以直接讀出交變電流的 ,從圖象的橫坐標軸上可以直接讀出交變電流的 ,從而可推導角速度及頻率. 2.周期與角速度、頻率的關系是 。交變電流的頻率與線圈的 相等。 3.圖象本身則體現(xiàn)了函數(shù)關系,反映了交變電流的瞬時變化關系,故圖線本身是書寫交變電流瞬時表達式的依據(jù)。 [例3] (xx佛山模擬)電阻為1Ω的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸,在勻強磁場中勻速轉動,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象如圖所示.現(xiàn)把交流電加在電阻為9Ω的電熱絲上,下列判斷正確的是( ) A.線圈轉動的角速度ω=100 rad/s B.在t=0.01s時刻,穿過線圈的磁通量最大 C.電熱絲兩端的電壓 D.電熱絲此時的發(fā)熱功率P=1800 W [解析] 由圖可以看出該交變電流的周期,則角速度,A錯。t=0.01s時刻,電壓達到最大,則此時磁通量變化率最大,磁通量為零,B錯。 電熱絲兩端電壓為路端電壓,則C錯。根據(jù)電功率公式可知D正確。 【答案】D [規(guī)律總結]弄清圖象與瞬時表達式的關系是處理圖象問題的要點此外,由圖象直接可以看出周期與峰值。要注意交變電動勢、電流實際上還是由電磁感應產(chǎn)生的,取決于磁通量的變化率,因此,與磁通量、磁感應強度的圖象是互余的關系。 ★ 高考重點熱點題型探究 熱點1 交變電流的圖象 e/V t/s 20 -20 0 0.125 0.250 [真題1] 小型交流發(fā)電機中,矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉動。產(chǎn)生的感應電動勢與時間呈正弦函數(shù)關系,如圖所示,此線圈與一個R=10Ω的電阻構成閉合電路,不計電路的其他電阻,下列說法正確的是( ) A.交變電流的周期為0.125 B.交變電流的頻率為8Hz C.交變電流的有效值為A D.交變電流的最大值為4A [解析] 由e-t圖像可知,交變電流電流的周期為0.25s,故頻率為4Hz,選項A、B錯誤。根據(jù)歐姆定律可知交變電流的最大值為2A,故有效值為A,選項C正確。 【答案】C [名師指引] 用交變電流的圖象能夠較全面的考查描述交變電流和各物理量,還可以結合交變電流的產(chǎn)生、變壓器、電阻定律等命題,因此倍受命題專家的青睞。遇到此類問題,考生應盡量先寫出交變電流的表達式,然后才進一步作答。 [新題導練] (xx廣州天河區(qū)模擬)e/V t/s O 1 -1 0.1 0.2 0.3 矩形金屬線圈共10匝,繞垂直磁場方向的轉軸在勻強磁場中勻速轉動,線圈中產(chǎn)生的交流電動勢e隨時間t變化的情況如圖2所示.下列說法中正確的是( ) A.此交流電的頻率為0.2Hz B.此交流電動勢的有效值為1V 圖2 C.t=0.1s時,線圈平面與磁場方向平行 D.線圈在轉動過程中穿過線圈的最大磁通量為Wb ★搶分頻道 限時基礎訓練卷 1.如圖所示,一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動,轉動過程線框中產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值為e=0.5sin20t(V),由該表達式可推知以下哪些物理量? A.勻強磁場的磁感應強度 B.線框的面積 C.穿過線框的磁通量的最大值 D.線框轉動的角速度 2.如圖甲,單匝矩形線圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中,線圈軸線OO′與磁場邊界重合,線圈按圖示方向勻速轉動,t=0時刻線圈平面與磁場方向垂直,規(guī)定電流方向沿abcda為正方向,則線圈內感應電流隨時間變化的圖象是圖乙中的哪一個?( ) 3.(xx廣州越秀區(qū))某交流發(fā)電機中,矩形金屬線圈在勻強磁場中勻速轉動,產(chǎn)生的感應電動勢與時間的關系如圖所示.如果此線圈和一個 R = l00Ω 的電阻構成閉合電路,不計電路的其它電阻,下列說法中正確的是( ) A.交變電流的周期為0 . 04s B.電阻 R 兩端的最大電壓是 l00V C.交變電流的有效值為 1A D.交變電流的最大值為 1A 4.一個矩形線圈在勻強磁場中轉動產(chǎn)生的交流電動勢為.關于這個交變電流,下列說法中正確的是( ) A.交變電流的頻率為100Hz B.電動勢的有效值為220V C.電動勢的峰值約為311V D.t=0時,線圈平面與中性面垂直 5.電阻R1、R2交流電源按照圖13-1-15甲所示方式連接,R1=10 Ω,R2=20 Ω.合上開關后S后,通過電阻R2的正弦交變電流i隨時間t變化的情況如圖13-1-15乙所示.則( ) A.通過R1的電流的有效值是1.2 A B.R1兩端的電壓有效值是6 V C.通過R2的電流的有效值是A D.R2兩端的電壓有效值是V 6.(xx山東煙臺)把一只電熱器接到100V的直流電源上時,在時間t內能產(chǎn)生熱量Q,若將它接到u=100sinωt(V)的交流電源上,仍要產(chǎn)生熱量Q,則所需的時間為 ( ) A.t B.2t C.t D.4t 7.長為a、寬為b的矩形線框有n匝,每匝線圈電阻為R如圖所示,對稱軸MN的左側個在磁感應強度為B的勻強磁場中,第一次將線框從磁場中以速度v勻速拉出;第二次讓線框以的角速度轉過90角那么( ) A.通過導線橫截面的電量q1:q2=1:n B.通過導線橫截面的電量q1:q2=1:1 C.線框發(fā)熱功率P1:P2=2n:1 D.線框發(fā)熱功率P1:P2=2:1 8.(xx茂名一模)如圖表示一交變電流隨時間而變化的圖象,則此交變電流的( ) A.電流的最大值為A B.電流有效值為5A C.周期為0.2s D.頻率為50Hz 9.如圖13-1-11所示為電熱毯電路示意圖,交流電壓u =311sinl00πt(v),當開關S接通時.電熱絲的電功率為P0;下列說法正確的是( ) A.開關接通時,交流電壓表的讀數(shù)為220V B.開關接通時,交流電壓表的讀數(shù)為311V C.開關斷開時,交流電壓表的讀數(shù)為311V,電熱絲功率為P0/2 D.開關斷開時,交流電壓表的讀數(shù)為156V,電熱絲功率為P0/2 10.平行板間加如圖4(a)所示周期變化的電壓,重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央,從t=0時刻開始將其釋放,運動過程無碰板情況圖4(b)中,能定性描述粒子運動的速度圖象正確的是 ( ) 基礎提升訓練 1.如圖13-1-7所示,矩形線圈abcd在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動,當線圈平面轉到與磁場方向平行時( ) A.線圈繞P1轉動時的電流等于繞P2轉動時的電流 B.線圈繞P1轉動時的電動勢小于繞P2轉動時的電動勢 C.線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同,都是a→b→c→d D.線圈繞P1轉動時dc邊受到的安培力大于繞P2轉動時dc邊受到的安培力 2.處在勻強磁場中的矩形線圈abcd,以恒定的角速度繞ab邊轉動,磁場方向平行于紙面并與ab垂直在t=0時刻,線圈平面與紙面重合(如圖),線圈的cd邊離開紙面向外運動若規(guī)定由a→b→c→d→a方向的感應電流為正,則能反映線圈中感應電流I隨時間t變化的圖線是( ) a b c d B A B C D 3.(xx天津調研)如圖所示,交流發(fā)電機線圈的面積為 0.05m2,共100匝,在磁感應強度為T的勻強磁場中,以rad/s的角速度勻速轉動,電阻R1和R2的阻值均為50Ω,線圈的內阻忽略不計,若從圖示位置開始計時,則( ) A.線圈中的電動勢為e=50sin10t V B.電壓表的示數(shù)為V C.電流表的示數(shù)為A D.R1上消耗的電功率為 50 W 4.一個矩形線圈在勻強磁場中轉動產(chǎn)生的交流電e=220sin100πt(V),那么( ) A.該交流電的頻率是100Hz B.當t=0時,通過線圈的磁通量恰好為零 C.當s時,e有最大值 D.該交流電電動勢的有效值是V 5.(xx華師附中)如圖甲所示電路,電阻R的阻值為50Ω,在ab間加上圖乙所示的正弦交流電,則下面說法中正確的的是 BCD A.產(chǎn)生該交流電的線圈在磁場中轉動的角速度為 3.14rad/s B.如果產(chǎn)生該交流電的線圈轉速提高一倍,則電 流表的示數(shù)也增大一倍 C.交流電壓的有效值為100V D.電流表示數(shù)為2A 6.一交流電壓的圖象如圖所示,將該交流電壓加在一電阻兩端,下列說法正確的是( ) A.該交流電壓的頻率為50Hz B.流過電阻的電流方向每秒鐘改變50次 C.并聯(lián)在該電阻兩端的交流電壓表的示數(shù)為110V D.該交流電壓的瞬時表達式為 (V) 6.A、C、D[由橫坐標軸可以看出周期為,則頻率,故A選項正確。電流的方向在每個周期內改變2次,則每秒鐘改變100次,B選項不正確。由縱坐標軸可以看出電壓的最大值是,則電壓表的讀數(shù)即電壓的有效值,C選項正確。圖示為正弦式交變電流,可知D選項正確] 7. 阻值為的電阻上通以交變電流,其i~t關系如圖,則在0~1s內電阻上產(chǎn)生的熱量為( ) A.1J B.15J C.2J D.28J 8.如圖13-1-9所示,一臺模型發(fā)電機的電樞是矩形導線框abcd,其ab和cd邊長為L1=0.4m,ad和bc邊長L2=0.2m,匝數(shù)為n=100,它在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中繞通過線框對稱中心線,且垂直于磁場方向的軸OO勻速轉動,當開關S斷開時,電壓表的示數(shù)為V.開關S閉合時,外電路上標有“10 V、10W”的燈泡恰好正常發(fā)光.求:(1)導線框abcd在磁場中轉動的角速度?(2)S閉合后,當導線框從圖示位置轉過θ=600過程中通過燈泡的電荷量.(計算結果保留二位有效數(shù)字) 8.兩導軌和互相平行,相距,固定在水平面內,其電阻可忽略不計, 是一電阻等于的金屬桿,它的兩端分別與和保持良好接觸,又能無摩擦的滑動.導軌和金屬桿均處于磁感強度的勻強磁場中,磁場方向如圖13-1-16所示.導軌左邊與滑動變阻器(最大阻值)相連,.在時刻,金屬桿由靜止開始向右運動,其速度隨時間t變化的關系為.求: (1)桿產(chǎn)生的感應電動勢隨時間變化的關系式. (2)在1min內最多能夠產(chǎn)生多少熱量? 10.如圖所示,兩根不計電阻的傾斜平行導軌與水平面的夾角θ=37o ,底端接電阻R=1.5Ω.金屬棒a b的質量為m=0.2kg.電阻r=0.5Ω,垂直擱在導軌上由靜止開始下滑,金屬棒a b與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ=0.25,虛線為一曲線方程y=0.8sin(x)m與x軸所圍空間區(qū)域存在著勻強磁場,磁感應強度B=0.5T,方向垂直于導軌平面向上(取g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8).求: (1).當金屬棒a b下滑的速度為m/s 時,電阻R的電功率是多少? (2)當金屬棒a b運動到Xo=6 m處時,電路中的瞬時電功率為0.8w,在這一過程中,安培力對金屬棒a b做了多少功? 能力提高訓練 1.a(chǎn) b c d B O O/ a b B (c) (d) 45 a b 如圖a所示,一矩形線圈abcd放置在勻 強磁場 中,并繞過ab、cd中點的軸OO′以角速度逆時針勻速轉動。若以線圈平面與磁場夾角時(如圖b)為計時起點,并規(guī)定當電流自a流向b時電流方向為正。則下列四幅圖中正確的是( ) i/A ωt/rad π 2π π - 2 - π 2 3 - π 2 - 0 A ωt/rad i/A π 2π π - 2 - π 2 3 - π 2 - 0 B ωt/rad - π 2 - i/A π 2π π - 2 - π 2 3 0 C i/A ωt/rad π 2π π - 2 - π 2 3 - π 2 - 0 D 2.如圖所示,邊長為L的正方形線圈abcd 其匝數(shù)為n總電阻為r外電路的 電阻為R,ab的中點和cd的中點的連線OO/ 恰好位于勻強磁場的邊界線上,磁場的磁感應強度為B,若線圈從圖示位置開始,以角速度ω繞OO/軸勻速轉動,則以下判斷中正確的是( ) A.閉合電路中感應電動勢的瞬時表達式e = nBL2ωsinωt B.在t = 時刻,磁場穿過線圈的磁通量為零,但此時磁通量隨時間變化最快 C.從t =0 時刻到t = 時刻,電阻R上產(chǎn)生的熱量為 D.從t =0 時刻到t = 時刻,通過R的電荷量q = 3.將硬導線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l,它在磁感應強度為B、方向如圖13-1-10的勻強磁場中勻速轉動,轉速為n,導線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計,燈泡的電阻應為( ) A. (2πl(wèi)2nB)2/P B.2(πl(wèi)2nB)2/P C.(l2nB)2/2P D.(l2nB)2/P 4.讓匝數(shù)為100匝的閉合矩形線圈繞某垂直磁場的轉動軸在勻強磁場中勻速轉動時,線圈內可產(chǎn)生如圖所示的交流電,由該圖象可計算出( ) A.該交流電壓的有效值為10V B.該交流電變化頻率為25Hz C.矩形線圈轉動的角速度為50πrad/s D.矩形線圈轉動過程中,穿過線圈平面的最大磁通量為wb 5.為某型號電熱毯的電路圖,將電熱絲接在u=156sin120πt V的電源上,電熱毯被加熱到一定溫度后,由于P的作用使輸入的正弦交流電僅有半個周期能夠通過,即電壓變?yōu)閳Db所示波形,從而進入保溫狀態(tài).則此時交流電壓表( ) A. 測量的是電壓的最大值,讀數(shù)是156V B.測量的是電壓的有效值,讀數(shù)是110V C.測量的是電壓的有效值,讀數(shù)是78 V D.測量的是電壓的有效值,讀數(shù)是55 V 6.兩個相同的環(huán)形金屬線圈A、B靠近且同軸放置,如圖13-1-14甲所示.線圈A中通以如圖13-1-14所示的交變電流,則下列說法中不正確的是( ) A.在tl~t2時間內兩線圈互相吸引 B.在t2~t3時間內兩線圈互相排斥 C.在tl時刻兩線圈間的作用力為零 D.在t2時刻兩線圈間的作用力最大 7.用單位長度電阻為的導線繞制一個n=100匝、邊長a=0.20m的正方形線圈,線圈兩端與阻值的電阻連接構成閉合回路,如圖13-1-17甲所示.線圈處在均勻磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,磁感應強度的大小隨時間變化的關系如圖13-1-17乙所示.求:(1)在0~s時間內,通過電阻R的電荷量;(2)1min內電流通過電阻R所產(chǎn)生的熱量;(3)線圈中所產(chǎn)生的感應電流的有效值. 8.如下圖甲所示,邊長為和L的矩形線框、互相垂直,彼此絕緣,可繞中心軸轉動,將兩線框的始端并在一起接到滑環(huán)C上,末端并在一起接到滑環(huán)D上,C、D彼此絕緣,外電路通過電刷跟C、D連接,線框處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的磁場中,磁場邊緣中心的張角為450,如下圖乙所示(圖中的圓表示圓柱形鐵芯,它使磁鐵和鐵芯之間的磁場沿半徑方向,如圖箭頭方向所示).不論線框轉到磁場中的什么位置,磁場的方向總是沿著線框平面.磁場中長為的線框邊所在處的磁感應強度大小恒為B,設線框和的電阻都是r,兩個線框以角速度ω逆時針勻速轉動,電阻R=2r (1)求線框轉到如乙圖所示位置時,感應電動勢的大?。?2)求轉動過程中電阻R上電壓的最大值;(3)從線框進入磁場開始計時,作出0~T(T是線框轉動周期)的時間內通過R的電流隨時間變化的圖象;(4)求在外力驅動下兩線框轉動一周所做的功. 9.如圖13-1-18甲所示,真空中兩水平放置的平行金屬板C、D,上面分別開有正對的小孔O1和O2,金屬板C、D接在正弦交流電源上,C、D兩板間的電壓UCD隨時間t變化的圖線如圖13-1-18乙所示.t=0時刻開始,從C板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質量為m=3.210-21kg、電荷量q=1.610-15C的帶正電的粒子(設飄入速度很小,可視為零).在D板外側有以MN為邊界的勻強磁場,MN與金屬板C相距d=10cm,勻強磁場的大小為B=0.1T,方向如圖中所示,粒子的重力及粒子間相互作用力不計,平行金屬板C、D之間的距離足夠小,粒子在兩板間的運動時間可忽略不計.求:(1)帶電粒子經(jīng)小孔O2進入磁場后,能飛出磁場邊界MN的最小速度為多大?(2)從0到0.04s末時間內哪些時刻飄入小孔O1的粒子能穿過電場并飛出磁場邊界MN?(3)以O2為原點建立直角坐標系,在圖甲中畫出粒子在有界磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域(用斜線標出),并標出該區(qū)域與磁場邊界交點的坐標.要求寫出相應的計算過程 10.如圖6所示,真空中相距d=5cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接(圖中未畫出),其中B板接地(電勢為零),A板電勢變化的規(guī)律如圖所示.將一個質量kg,電量q=+1.610-19 C的帶電粒子從緊臨B板處釋放,不計重力.求(1)在t=0時刻釋放該帶電粒子,釋放瞬間粒子加速度的大?。唬?)若A板電勢變化周期T=1.010-5 s,在t=0時將帶電粒子從緊臨B板處無初速釋放,粒子達到A板時動量的大小;(3)A板電勢變化頻率多大時,在到時間內從緊臨B板處無初速釋放該帶電粒子,粒子不能到達A板. 參考答案 ◇考情直播 考點整合 考點1交變電流及其產(chǎn)生 描述交變電流的物理量 1.強弱、方向 2.垂直于、正弦式、余弦式 3.中性面、零、最大 4.①、②、③、④熱效應、 考點2 交變電流的圖象 1.峰值、周期 2.、、轉速 ★ 高考重點熱點題型探究 [新題導練] D [由圖象查以看出,該交變電流的峰值為1V,則其有效值為,B錯。其周期為0.2s,則其頻率為5Hz,A錯。t=0.1s時,電動勢為零,為中性面,線圈平面與磁場方向垂直,C錯。] ★搶分頻道 限時基礎訓練卷 1.C、D [由及e=0.5sin20t可知rad/s,Wb] 2.A [產(chǎn)生余弦式交流電] 3.A、D [最大電壓為100V,交變電流的有效值為/2 A] 4.B、C [根據(jù)比較判斷] 5.B [] 6. B [熱效應對應交變電流的有效值] 7.B、D[電量取決于,熱功率取決于有效值] 8.ABC[根據(jù)有效值的定義,有] 9.A、D [ 電表測量到有效值,開關斷開時每個周期只有一半時間通電] 10.A [由于交變電流在一個周期內只是電流方向發(fā)生改變而大小未變,故粒子先勻加速運動、后勻減速運動,周期內運動方向未發(fā)生改變.] 基礎提升訓練 1.A[圖示為峰值面,由可知電動勢大小與轉軸所在位置無關,則可判斷 A對而B、D錯.再結合楞次定律知C錯] 2.C [圖為峰值面,故得到余弦函數(shù).由楞次定律可知開始時電流方向為正] 3.C 4.C[頻率是50Hz,t=0時磁通量最大,有效值為220V] 5.C [ rad/s] 6.D [峰值對應峰值面磁通量為零,而電流為零對應中性面磁通量最大.從A到B轉過] 7.D 8.(1)ω=12.5 rad/s (2)Q=5.71O-2 C [要通過電壓及電流的有效值計算回路總電阻] 9.(1)(2)[滑片觸頭移至最上端時R2功率最大] 10.(1) PR=0.06w (2)W安 = 3.8 J 能力提高訓練 1.D [從a圖可看出線圈從垂直于中性面開始旋轉,由楞次定律可判斷,初始時刻電流方向為b到a,故瞬時電流的表達式為i=-imcos(+ωt),則圖像為D圖像所描述。平時注意線圈繞垂直于磁場的軸旋轉時的瞬時電動勢表達式的理解。] 2.BCD [磁通量的變化與匝數(shù)無關,計算熱量要用有效值,而算電量才用平均值.] 3.B [由,,可得R=2(πl(wèi)2nB)2/P] 4.ABC 5.C[取一個周期計算有效值,一個周期包括一段波及一段空] 6.D [根據(jù)楞次定律及電流的相互作用關系判斷] 7.(1)在0~s時間內的感應電動勢 通過電阻R的電流 所以在0—t1時間內通過R的電荷量q=I1t1=1.010-2C (2)在一個周期內,電流通過電阻R產(chǎn)生熱量 在1.0 min內電阻R產(chǎn)生的熱量為 (3)設感應電流的有效值為I,則一個周期內電流產(chǎn)生的熱量 解得(或0.577A) 8.(1)不管轉到何位置,磁場方向、速度方向都垂直,所以有 (2)在線圈轉動過程中,只有一個線框產(chǎn)生電動勢,相當電源,另一線框與電阻R并聯(lián)組成外電路,故,, (3)流過R的電流 圖象如圖所示。 (4)每個線圈作為電源時產(chǎn)生的功率為` 根據(jù)能量守恒定律得兩個線圈轉動一周外力所做的功為 9.(1)設粒子飛出磁場邊界MN的最小速度為v0,粒子在磁場中做勻速圓周運動半徑為R0,根據(jù)洛倫茲力提供向心力知: qv0B=mv02/R0 要使粒子恰好飛出磁場,據(jù)圖有:R0=d 所以最小速度 v0=qBd/m=5103m/s (2)由于C、D兩板間距離足夠小,帶電粒子在電場中運動時間可忽略不計,故在粒子通過電場過程中,兩極板間電壓可視為不變,CD間可視為勻強電場。要使粒子能飛出磁場邊界MN,則進入磁場時的速度必須大于v0,粒子在電場中運動時CD板對應的電壓為U0,則根據(jù)動能定理知: qU0=mv02/2 得:U0=mv02/(2q)=25V 因為電荷為正粒子,因此只有電壓在-25V~-50V時進入電場的粒子才能飛出磁場。 根據(jù)電壓圖像可知:UCD=50sin50πt,-25V電壓對應的時間分別為:7/300s和11/300s,所以粒子在0到0.04s內能夠飛出磁場邊界的時間為7/300s≥t≥11/300s (3)設粒子在磁場中運動的最大速度為vm,對應的運動半徑為Rm,Um=50V,則有: qUm=mvm2/2 ,qvmB=mvm2/Rm ,Rm≈0.14m 粒子飛出磁場邊界時相對小孔向左偏移的最小距離為: x=Rm-(Rm2-d2)1/2=0.1(21/2-1)m≈0.04m 因此,粒子能到達的區(qū)域如圖所示:其中弧PBO2是以d為半徑的半圓,弧O2A是以Rm為半徑的圓弧。與磁場邊界交點的坐標分別為: O2(0,0) A:(-0.04m,0.1m); ?。?分) B:(-0.1m,0.1m) (1分) P:(-0.2m,0) ?。?分) 畫圖正確給1分 未標O2(0,0)的不扣分 10.(1)電場強度①,帶電粒子所受電場力②,由牛頓第二定律有:③ 聯(lián)立解得,時, (2)粒子在0~時間內走過的距離為④ 故帶電粒子在t=時,恰好到達A板,根據(jù)動量定理,此時粒子動量⑤ (3)帶電粒子在~t=向A板做勻加速運動,在~t=向A板做勻減速運動,速度減為零后將返回。粒子向A 板運動可能的最大位移⑥,要求粒子不能到達A板,應滿足 ⑦由⑧,電勢變化頻率應滿足Hz- 配套講稿:
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- 交變電流 2019-2020年高中物理交變電流教案5 新人教版選修3-2 2019 2020 年高 物理 電流 教案 新人 選修
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