推荐学习高考高中复习物理第5章交变电流第2节描述交变电流的物理量随堂巩固提升1
高中物理第五章交变电流(第2课时)描述交变电流的物理量教师用书新人教版选修
第2课时 描述交变电流的物理量研究学考·把握考情]知识点一 周期和频率基 础 梳 理]1．周期(T )：交变电流完成一次周期性变化所需的时间，用T 表示，单位是秒。
2．频率(f )：交变电流在1_s 内完成周期性变化的次数，用f 表示，单位是赫兹，符号是Hz 。
3．转速(n )：线圈单位时间(1 s 或1 min)转过的圈数，单位是r/s 和r/min 。
4．各物理量之间的关系：f ＝1T ，ω＝2πT＝2πf ，ω＝2πn (n 的单位为r/s)。
5．我国电网中交变电流的周期是0.02_s ，频率是50 Hz 。
特别提醒 交流发电机的线圈转动的周期和转速(r/s)等于交变电流的周期和频率，且线圈转动的角速度ω＝2πT＝2πf ＝2πn 。
典 例 精 析]例1 关于正弦式交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是( ) A ．交变电流最大值出现两次的时间间隔等于周期的一半 B ．1 s 内交变电流出现最大值的次数等于频率 C ．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D ．50 Hz 的交变电流，其周期等于0.05 s解析 根据周期的定义知选项A 正确，选项B 错误；因为在一个周期的时间内，交变电流会出现正向和负向最大值各一次，但相邻两个峰值的时间间隔为半个周期，所以交变电流在一个周期内方向改变两次，即方向变化的频率为交变电流频率的2倍，故选项C 正确；由T ＝1f＝150 s ＝0.02 s ，知选项D 错误。
答案 AC名师点睛 应根据周期、频率的意义和关系来解答，也可利用正弦式交变电流的图象来分析，如果用图象分析会更直观。
跟踪训练1 如图1所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦式交变电流的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦式交变电流的说法错误的是( )图1A ．线圈先后两次转速之比为3∶2B ．在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为0C ．交变电流a 的瞬时值为u ＝10sin 5πt VD ．交变电流b 的最大值为203V解析 由u －t 图象知：T a ∶T b ＝2∶3，故两次转速之比为3∶2，选项A 正确；t ＝0时刻，线圈中e 1＝0，线圈位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，选项B 错误；对交变电流a ：U m ＝10 V ，T a ＝0.4 s ，则ωa ＝5π rad/s ，故u ＝U m sin ωa t ＝10sin 5πt V ，选项C 正确；由E m ＝NBS ω，且ωa ∶ωB ＝T b ∶T a ＝3∶2知，E m b ＝23E m a ＝203V ，选项D 正确。
高中物理第五章交变电流2描述交变电流的物理量课件选修32高二选修32物理课件
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4.几种常见交变电流有效值的计算
电流名称
电流图线
正弦式交变电流
正弦半波电流
有效值 I＝ Im
2 I＝I2m
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正弦单向脉动电流 矩形脉动电流
非对称性交变电流
I＝ Im 2
I＝ Tt Im
I＝
错误！
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2．相位差 两支交流的相位之差叫做它们的相位差；当它们的频率相同 但初相位不同的交变电流，它们的相位差(φ2－φ1)是个常数，即 它们有确定的相位差． 问：正弦交流电有效值与峰值的关系 U＝Um能不能用有效值
2 的定义来证明呢？
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4．角速度 ω (1)定义：数值上等于产生交变电流的线圈单位时间内转过的 角度． (2)单位：弧度每秒(rad/s) (3)意义：角速度越大，则交变电流变化越快． 5．ω、T、f 的关系 ω＝2Tπ＝2πf，T＝1f 或 f＝T1.
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根据交流电的有效值定义得U7R02·T2 ＋UR02·T2 ＝UR2T
解得 U＝57U0，故 C 项正确．
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【答案】 C 【点评】 本题考查了二极管的特性、电路结构分析、欧 姆定律、串并联电路的特点；认真审题，充分理解题意，知道 理想二极管，正向电阻为零，反向电阻为无穷大，分析清楚电 路结构是解题的关键．
考点热度 ★★★★
高中物理 第5章 交变电流 第2节 描述交变电流的物理量课件2高二选修32物理课件
压的有效值U＝
10 9＋1
×9
V＝9
V，故B错误；电压有效值为10
V，电路中电流为I＝
10 9＋1
A＝1.0
A，外接电阻R所消耗的电功
率为P＝I2R＝9 W，故C错误，D正确．
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7.如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd 中，ab＝cd＝50 cm，bc＝ad＝30 cm，匝数n＝ 100，线圈电阻r＝0.2 Ω，外电阻R＝4.8 Ω.线圈在 磁感应强度B＝0.05 T的匀强磁场中绕垂直于磁场 的转轴OO′匀速转动，角速度ω＝100π rad/s.
n 60
(n的
单位为r/min)．
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1．关于交变电流的周期和频率，下列说法中正确的是 ()
A．正弦式交变电流最大值连续出现两次的时间间隔等于周 期
B．1 s内交变电流出现最大值的次数等于频率 C．交变电流方向变化的频率为交变电流频率的2倍 D．50 Hz的交变电流，其周期等于0.05 s
解析：(1)设ab＝l1，bc＝l2，则交流电动势的最大值为Em＝ nBl1l2ω≈235.5 V.
(2)根据闭合电路欧姆定律，电流的最大值Im＝
Em R＋r
＝47.1
A，在图示位置时，电流有最大值，则电流的瞬时值表达式为i
＝Imcos ωt，代入数值得i＝47.1cos 100πt (A)．
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2．有效值 (1)定义：让交变电流和恒定电流通过大小相同的电阻，如 果在交流的 6 _一__个__周__期___内它们产生的 7 __热__量__相__等__，这个恒定 电流的电流、电压叫做这个交流电的有效值． (2)理解：交变电流的有效值是根据电流的热效应定义的， 理解有效值重点在于“等效”．“效果”相同在定义中体现为 相同电阻、相同时间，产生相同热量，交变电流与多大的直流 “效果”相同，有效值就是多大．
高中物理 第五章 第2节 描述交变电流的物理量课件2高二选修32物理课件
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名称 物理含义
跟交变电流 有效 的热效应等
值 效的恒定电 流值
重要关系
适用情况
E＝Em2
U＝U2m
I＝
Im 2
(1)计算与电流热效应相 关的量(如功率、热量) (2)交流电表的测量值 (3)交流电气设备标注的 额定电压、额定电流
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名称
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【自我检测】 判断正误 (1)若交变电流是线圈在匀强磁场中匀速转动 形成的，则交变电流的周期也是线圈做圆周运动的周 期．( √ ) (2)我国提供市电的发电机转子的转速为 3 000 r/min.( √ ) (3) 交 变 电 流 在 1 s 内 电 流 方 向 变 化 的 次 数 就 是 它 的 频 率．( × ) (4)交变电流的周期越大，交变电流的变化就越快．( × )
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3．有效值与峰值的关系 对于正弦交变电流，有效值 I、U 与峰值 Im、Um 之间的关系：
Im
Um
I＝____2___≈0.707Im，U＝____2___≈0.707Um.
三、相位
1．相位：反映交流电任何时刻状态的物理量，在函数 y＝ Asin(ωt＋φ)中，__ω__t＋__φ__称为相位． 2．相位差：两支交流电的相位之差．
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(多选)矩形金属线圈共 10 匝，绕垂直于磁场方向的转 动轴在匀强磁场中匀速转动，线圈中产生的交流电动势 e 随时 间 t 变化的情况如图所示．下列说法中正确的是( )
A．此交变电流的频率为 0.2 Hz B．1 s 内电流方向变化 10 次 C．t＝0.1 s 时，线圈平面与磁场方向平行 D．12/110/s202内1 线圈转 5 圈
第2节描述交变电流的物理量
诸城繁华中学 2009级物理专用学案 人教版选修3—2 If a thing is worth doing it is worth doing well. - 1 - 2010—2011学年度下学期 第5章第2节描述交变电流的物理量 命制人：王振营 审核人：马清秀 时间： 2011 年 3月 8 日 【学习目标】 1.知道交变流电流的周期、频率的含义及它们的的相互关系。 2.知道交变电流的峰值、有效值的意义，并能利用定义计算交变电流的有效值。 3.会应用正弦交变电流有效值的公式进行相关问题的计算。 【典型例题】 1.右图是通过一个R=1欧姆的电阻的电流随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。 ⑴怎样计算通电1S内电阻R中产生的热量？ ⑵如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1S内产生同样的热，这个电流是多大？
2.如图是一个正弦交变电流的e—t图象，根据这一图象，该 交流电的瞬时值表达式为 V，电压的峰值 为 V，电压的有效值为 V，周期 为 S，频率为 HZ.若将该交变电流加在阻 值为1欧姆的电阻上，电流的最大值为 A， 电流的有效值为 A。
3.如右图所示，把按正弦规律变化的交变电流的下半周截去，截去后的电流的有效值是多少？
学科理念（教师寄语）： 判天地之美，析万物之理。 诸城繁华中学 2009级物理专用学案 人教版选修3—2
If a thing is worth doing it is worth doing well. - 2 - 4.计算如右图所示的交变电流的有效值。
5.如图，矩形线圈面积为s，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感强度为B的匀强磁场中绕OO`轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。求： ⑴如果线圈从图示位置开始计时，写出电动势的瞬时表达式；； ⑵当线圈由图示位置转过900的过程中，电阻R上所产生的热量； ⑶当线圈由图示位置转过900的过程中，通过电阻R的电荷量。
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描述交变电流的物理量
1．(单选)(山东文登市2015～2016学年高二下学期期末)我国家庭照明电路的电压随时
间变化的规律为u＝311sin100πt(V)。下列说法中正确的是导学号 09152232( A )
A．标有“输入电压100V～240V、50Hz”旅行充电器接在该交流电上可以正常工作
B．标有“输入电压100V～240V、100Hz”旅行充电器接在该交流电上可以正常工作
C．该交流电只能给标有311V的用电器供电
D．该交流电给某电器供电与用311V的稳恒直流电给该电器供电，效果相同
解析：该交流电的最大值为311V，有效值为220V；角速度为100π；则频率f＝50Hz，
故A正确，B错误；该交流电只能为220V的用电器工作，故C错误；根据有效值的定义可
知，该交流电给某电器供电与用220V的稳恒直流电给该用电器供电，效果相同，故D错误，
故选A。
2．(单选)(杭州二中2015～2016学年高二上学期期末)如图表示一交流电的电流随时间
而变化的图象，此交流电的有效值是导学号 09152233( D )
A．3.5A B．722A
C．52A D．5A
解析：根据焦耳定律，在一个周期T内此交流电通过一个电
阻R产生的热量为
Q＝I21RT2＋I22RT2＝12(I21＋I22)RT
假设有恒定电流I通过电阻R，则在同一周期内产生的热量为Q′＝I2RT。
则使Q′＝Q的恒定电流I的大小为I＝I21＋I222＝5A。
所以此交流电的有效值为5A，选项D正确。
3．(单选)(临朐一中2015～2016学年高二上学期检测)小型手摇发电机线圈共N匝，每
匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线
圈绕OO′匀速转动，如图所示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，
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不计线圈电阻，则发电机输出电压导学号 09152234( D )
A．峰值是e0 B．峰值是2e0
C．有效值是22Ne0 D．有效值是2Ne0
解析：由题意可知，线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，因此对单匝
矩形线圈总电动势最大值为2e0，又因为发电机线圈共N匝，所以发电机线圈中总电动势最
大值为2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的
大小，即其峰值为2Ne0，故选项A、B错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电
机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知，U＝Um2，即
U
＝2Ne0，故选项C错误，选项D正确。