【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-2 第2章 交变电流与发电机 章末分层突破.pptVIP

章末综合测评（二） 点击图标进入… 巩固层 提升层 拓展层 章末综合测评 垂直于磁场方向 周期性变化 次数 等效替代 　交变电流的四值及其应用 　正弦交变电流图像问题的分析 章末分层突破 [自我校对] ① ②③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ? ? ? ? 交变电流的四值是指瞬时值、最大值、有效值和平均值. 1.瞬时值 它反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交流电瞬时值表达式为e＝Em sin ωt，i＝Im sin ωt.应当注意必须从中性面开始. 2.最大值 它是瞬时值的最大值.它反映的是交变电流大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时.交流电动势最大.Em＝nBSω(转轴垂直于磁感线).电容器接在交流电路中，则交变电压的最大值不能超过电容器的耐压值. 3.有效值 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等.就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值.正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是U＝Em，I＝Im.对于非正弦交变电流的有效值，以上关系不成立，应根据定义来求.通常所说的交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指有效值.用电器上所标电压、电流值也是指有效值.在计算交变电流通过导体产生热量、电功率以及确定保险丝的熔断电流时，只能用有效值. 4.平均值 它是指交流电图像中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值.其量值可用法拉第电磁感应定律＝n·来求，当线圈从中性面转过90°的过程中，有＝Em.计算平均值切忌用算术平均法，即＝求解，平均值不等于有效值. 　如图2-1所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2π rad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求： 图2-1 (1)转动过程中感应电动势的最大值； (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势； (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势； (4)交变电压表的示数； (5)线圈转动一周外力所做的功； (6)周期内通过R的电荷量为多少？ 【解析】　(1)感应电动势的最大值为Em＝nBSω＝3.14 V.(2)转过60°角时的瞬时感应电动势为e＝Emcos60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V.(3)转过60°角过程中产生的平均感应电动势为＝n＝n＝100× V＝2.6 V.(4)电压表示数为外电路电压的有效值U＝·R＝×4 V＝1.78 V.(5)转动一周所做的功等于电流产生的热量W＝Q＝()2··T＝0.99 J.(6)周期内通过电阻R的电荷量为Q＝·＝·＝·＝＝0.086 6 C.【答案】　(1)3.14 V　(2)1.57 V　(3)2.6 V (4)1.78 V　(5)0.99 J　(6)0.086 6 C 正弦交流电图像一般是i-t，e-t，Φ-t图像，每个图像上一个完整的正弦曲线的水平长度就是一个周期，根据ω＝可以求出ω，根据f＝可以求出频率，进而知道1 s中电流方向的改变次数为2f次. i-t，e-t图像峰值对应线圈平面处于与磁感线平行的位置，磁通量为零，磁通量变化率最大.i-t，e-t图像与横轴交点处，对应线圈位于中性面位置，磁通量最大，磁通量变化率为零.Φ-t图像峰值对应电流为零，Φ-t图像是正弦规律变化时，对应的i-t，e-t图像是余弦规律变化.感应电动势最大值E＝nBSω. 正弦交变电流随时间的变化情况可以从图像上表示出来，图像描述的是交变电流随时间变化的规律，它是一条正弦曲线，如图2-2所示. 图2-2 从图像中可以解读到以下信息： 1.交变电流的最大值Im、周期T. 2.因线圈在中性面时感应电动势、感应电流均为零，磁通量最大，所以可确定线圈位于中性面的时刻. 3.因线圈平行磁感线时，感应电动势最大，感应电流最大，磁通量为零，所以可确定线圈平行磁感线的时刻. 　(多选)(2014·天津高考)如图2-3甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则(　　) 甲　　　　　　　　　乙 图2-3 A.两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合 B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3 C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V 【解析】　由