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2014-2015高中物理选修3-2第五章交变电流复习课件及测试题答案-阶段复习课 第五章


阶段复习课 第五章 垂直匀强磁场 正弦 Emsinω t NBSω Em 2 Im 2 Um 2 1 f 无关 增大 减小 U 2 U3 ? n 2 n3 n2 n1 电流 一、交变电流“四值”的不同应用 交变电流的“四值”是最大值、有效值、平均值、瞬时值,具 体应用时: 1.在研究电容器的耐压值时,只能用最大值。 2.在求解交变电流做功、电功率及产生热量时,

只能用有效值, 交变电表的示数也是有效值。 3.求一段时间内通过导体横截面的电荷量q,穿过线圈平面磁 通量的变化量Δ Φ ,则应该用平均值计算。 4.求线圈在某一位置的受力情况采用瞬时值。 【典例1】(2013·宜春高二检测)如图所示, 一个半径为r的半圆形线圈,以直径ab为轴匀 速转动,转速为n,ab的左侧有垂直于纸面向 里(与ab垂直)的匀强磁场,磁感应强度为B。 M和N是两个集流环,负载电阻为R,线圈、电 流表和连接导线的电阻不计,求: 1 转的时间内负载电阻R上产生的热量; 4 (2)从图示位置起转过 1 转的时间内通过负载电阻R的电荷量; 4 (1)从图示位置起转过 (3)电流表的示数。 【标准解答】线圈绕轴匀速转动时,在电路中产生如图所示的 交变电流。 此交变电动势的最大值为 ?r 2 Em=BSω=B· ·2πn=π2Bnr2。 2 (1)在线圈从图示位置转过 1 转的时间内,电动势的有效值 为 E ? E m ? 2? Bnr 2 2 4 2 2 电阻R上产生的热量 E 2 T ? 4 B2 r 4 n Q? ( ) R ? 。 R 4 8R (2)在线圈从图示位置转过 1 转的时间内,电动势的平均值 为 E ? ?? 。 ?t 4 2 E ?? ? Br 通过R的电荷量 q ? I ?t ? ?t ? ? 。 R R 2R (3)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′,由有效值 Em 2 ) 2 T E ? 2 的定义得 ? T R 2 R 解得E′= E m 。 2 2 2 E ? ? 故电流表的示数为 I ? ? r nB 。 R 2R 4 2 4 2 2 2 ? B r n ? Br ? r nB 答案: (1) (2) (3) 8R 2R 2R ( 【变式训练】交流发电机的原理如图甲所示,闭合的矩形线圈 放在匀强磁场中,绕OO′轴匀速转动,在线圈中产生的交变电 流随时间变化的图像如图乙所示,已知线圈的电阻为R=2.0 Ω , 求: (1)通过线圈导线的任意一个横截面的电流的最大值是多少? (2)矩形线圈转动的周期是多少? (3)线圈电阻上产生电热的功率是多少? (4)保持线圈匀速运动,1 min内外界对线圈做的功是多少? 【解析】(1)由题图乙可知通过线圈导线的任意一个横截面 的电流的最大值Im=2.0A。 (2)矩形线圈转动的周期 T=4.0×10-3s。 (3)由有效值I= P=I2R= I m 2 =4W。 R 2 Im 知,线圈电阻上产生的电热功率为 2 (4)由能量守恒定律可知,外界对线圈做的功先转化成电能 再转化成电热,1min内外界对线圈做的功W=Pt=240J。 答案:(1)2.0A (3)4W (2)4.0×10-3s (4)240J 二、交变电流图像的应用 交流电的图像反映了交变电动势(电流)随时间变化的特征, 对正弦式交流电来说,我们可以从图像中获取如下信息: 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

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