沪科版高中物理选修(3-2)第二章导学案

1、最新沪科版高中物理选修（3-2 ）第二章导学案.1怎样产生交变电流【学习目标】1使学生理解交变电流的产生原理,知道什么是中性面。2掌握交变电流的变化规律及表示方法。3理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。【重点、难点】1交变电流产生的物理过程的分析。2交变电流的变化规律及应用。预习案1叫做交流电；叫做正弦交流电。2线圈位于中性面时,穿过线圈的磁通量最,磁通量的变化率最, 感应电动势最线圈中的电流方向要发生改变; 线圈平行于中性面时 ,穿过线圈的磁通量最_,磁通量的变化最 _,感应电动势最。3交变电流的瞬时值：如线圈在中性面位置计时时,瞬时电动势e=_,瞬时电压u=,瞬时电流 i=；如

2、线圈平行于磁场时计时,则瞬时电动势e=; 瞬时电压u=; 瞬时电流 i=。4交变电流的有效值：它是根据电流的正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：E 有 =,U 有 =,I=探究案探究 一、交变电流的产生1、为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？2、当 abcd 线圈在磁场中绕OO轴转动时 ,哪些边切割磁感线?3、当 ab 边向右、 cd 边向左运动时,线圈中感应电流的方向？4、当 ab 边向左、 cd 边向右运动时,线圈中感应电流的方向如何?5、线圈平面与磁感线平行时,ab 边与cd 边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线 ,此时产生感应电动势有什么特点

3、？1 / 116、线圈转到什么位置时,产生的感应电动势最小?7、当线圈平面跟磁感线垂直时,ab 边和cd 边线速度方向都跟磁感线平行,此时感应电动势为多少？8、中性面：（1）中性面：（2）线圈处于中性面位置时,穿过线圈 最大 ,但=t（3）线圈越过中性面,线圈中 I 感方向要改变。线圈转一周,感应电流方向改变次。探究二、交变电流的变化规律1、设线圈平面从中性面开始转动,角速度是 。经过时间t,线圈转过的角度是 t,ab 边的线速度 v 的方向跟磁感线方向间的夹角也等于 t,如右图所示。设ab 边长为L1,bc 边长 L 2,磁感应强度为B,这时 ab 边产生的感应电动势多大?2、此时整个线框中

4、感应电动势多大?3、若线圈有 N 匝呢？4、电动势、电流、电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示：5、几种常见的交变电波形2 / 11训练案题型一：交变电流的概念1下列各图中, 表示交变电流的是() 2矩形线框绕垂直于匀强磁场且沿线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流, 下列说法正确的是 () A当线框位于中性面时, 线框中感应电动势最大B当穿过线框的磁通量为零时, 线框中的感应电动势也为零C每当线框经过中性面时, 感应电动势或感应电流方向就改变一次D线框经过中性面时, 各边不切割磁感线题型二：交变电流的规律3. 如图所示 , 一矩形线圈, 已知ab边长为l1,bc边长为l2, 在磁感应强

5、度为B的匀强磁abcd场中绕 OO轴以角速度 从图示位置开始匀速转动, 则 t时刻线圈中的感应电动势为() A 0.5Bl12 sintlB 0.5 Bll cos t12C Bl 1l 2 sin tD Bl 1l 2 cos t4. 如图所示为演示交变电流产生的装置图, 关于这个实验 , 正确的说法是 () A线圈每转动一周, 指针左右摆动两次B图示位置为中性面, 线圈中无感应电流C图示位置ab 边的感应电流方向为abD线圈平面与磁场方向平行时, 磁通量变化率为零3 / 11题型三：交变电流的图象5. 处在匀强磁场中的矩形线圈, 以恒定的角速度绕ab边转动 , 磁场方向平行于纸面并abcd

6、与 ab 垂直在 t 0 时刻 , 线圈平面与纸面重合( 如图所示 ), 线圈的 cd 边离开纸面向外运动若规定由a b c d a 方向的感应电流为正, 则能反映线圈中感应电流i 随时间 t 变化的图线是 () 6矩形线圈在匀强磁场中匀速转动, 所产生的交变电流的波形如图所示, 下列说法中正确() A t 1 时刻穿过线圈的磁通量达到峰值B在 t 2 时刻穿过线圈的磁通量达到峰值C在 t 3 时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值D在 t 4 时刻穿过线圈的磁通量的变化率达到峰值2.2怎样描述交变电流【学习目标】1、知道交变电流的周期和频率,以及它们与转子角速度 的关 系。2、知道交变电流和电

7、压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。3、知道我国供电线路交变电流的周期和频率。【重点、难点】1、周期、频率的概念, 有效值的概念和计算2、有效值的概念和计算预习案1. 交变电流的周期和频率(1) 周期 T：交变电流完成 _所需要的时间 . 用 _表示 , 单位 _.(2) 频率： 1 秒内完成 _的次数 . 用 f 表示 , 单位： _.(3) 周期和频率的关系： _ 或 _.(4) 物理意义：表征交变电流变化的快慢.(5) 线圈转动角速度 与频率 f 的关系： _.4 / 112. 交变电流的峰值(1) 交变电流在一个周期内所能达到的最大值叫做交变电流的峰值. 以此可以表示交变电流的强弱或

8、电压的高低.(2) 意义：磁场中旋转线圈与中性面垂直时交变电流的瞬时值. 对单匝线圈而言, 其电压的峰值可表示为Em=_或 Em=_.电流的峰值可表示为I m=_或 I m=_.3. 交变电流的有效值(1) 根据电流的 _来规定 . 让交变电流和直流通过相同阻值的电阻, 如果它们在相等的时间内产生的 _ 相等 , 就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值.(2) 有效值和峰值的关系E=_,U=_,I=_.,这一关系只适用于_ 电流 .(3) 在没有特别说明时, 通常所说的交变电压、电压、电动势都是指有效值, 交流电表测量的值也是有效值 , 交流用电设备铭牌标出的电压、电流值也是指有效值.探

9、究案探究一、周期和频率1. 什么是周期 , 频率？它们之间有什么关系？2. 与周期 T、频率 f 之间的关系是什么？3、如图所示 , 这个交流电的周期是多少？频率是多少？探究二、峰值和有效值（一）、峰值交变电流的峰值Im 或 Um表示什么？（二）、有效值1. 如图所示 , 通过一个 R=1 的电阻 i 随时间变化的曲线。这个电流不是恒定电流。5 / 112. 怎样计算通电 1s 内电阻 R 中产生的热量？3. 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？4. 什么是交流电的有效值？5.理论计算表明, 正弦交变电流的有效值I 、 U 与峰

10、值 Im、Um之间有什么关系？探究三、交流电的相位1、什么是相位？2、什么是相位差训练案题型一： 交变电流的周期和频率1某交变电流的方向在1 s 内改变 100 次 , 则其周期T 和频率 f 分别为 () A T 0.01 sB T 0.02 sC f 100 HzD f 50Hz2. 某交变电压随时间的变化规律如图所示, 则此交变电流的频率为_Hz. 线圈转动的角速度是_rad/s.若将此电压加在10F 的电容器上 , 则电容器的耐压值不应小于_V.6 / 113我国照明电压的瞬时值表达式为e2202sin(100 t ) V, 它的周期是 _, 频率是_, 在 1 s 内电流的方向改变_

11、次, 电压最大值为 _题型二：交流电的有效值和最大值4关于交流电的有效值U和最大值m, 下列说法中正确的是() UA任何形式的交流电都具有mU U的关系2B只有正弦交流电才具有m的关系 UU2C照明电压 220 V, 动力电压380 V 指的都是最大值D交流电压表和交流电流表测的都是最大值5已知负载上的交变电流u 311sin(314t ) V, i 14.1sin(314t ) A,根据这两式判断, 下述结论中正确的是 () A电压的有效值为311 VB负载电阻的大小为22 C交变 电流的频率是 55 HzD 交变电流的周期是0.01 s6在电路的 MN间加一如图所示的正弦交流电, 负载电阻

12、为 100, 若不考虑电表内阻对电路 的 影 响 , 则 交 流 电 压 表 和 交 流 电 流 表 的 读 数 分 别 为()A 220 V,2.20 A B 311 V,2.20 AC 220 V,3.11 A D 311 V,3.11 A7一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示已知发电机线圈内阻为5.0 , 现外接一只电阻为95.0 的灯泡 , 如图乙所示 , 则 () A电压表 V 的示数为220 VB电路中的电流方向每秒钟改变50 次C灯泡实际消耗的功率为484 WD发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 JC 220D 2202 2.3探究电阻、电感和电容

13、的作用【 学 习 目 标 】1、理解为什么电感对交变电流有阻碍作用；2、知道用感抗来表示电感, 电感对交变电流阻碍作用的大小, 知道感抗与哪些因素有关；3、知道交变电流能通过电容, 知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用；7 / 114、知道用容抗来表示电容对交变电流阻碍作用的大小, 知道容抗与哪些因素有关。【重点、难点】1、电感对交变电流的阻碍作用大小及感抗与哪些因素有关；2、电容对交变电流的阻碍作用大小及容抗与哪些因素有关。3、交变电流能够通过电容器的本质。预习案1、实验表明电感对交变电流有阻碍作用：电感对交变电流阻碍作用的大小用感抗表示, 线圈的 _越大 , 交变电流的 _越高 , 阻碍作

14、用越大, 低频扼流圈的自感 系 数 很 大 , 它 有 “ _ ” 的 作 用 , 高 频 扼 流 圈 的 自 感 系 数 较 小 , 它 有“_ ”的作用。2、电容对交变电流的阻碍作用： (1) 通过实验可以看到交变电流能够通过电容器, 其实自由电荷并未通过极板间的绝缘介质, 只是在交变电压的作用下, 电容器交替进行_ _电路中就有了电流。(2) 容抗：表示电容对交流的阻碍作用的大小,_ 越大 , 交流的_ 越高 , 电容器对交流的阻碍作用越小, 容抗也越小。(3) 电容在电路中的作用是“_ ”探究案探究一、电感对交变电流的阻碍作用1、连接实验电络图2、（ 1）（ 2）（ 3）三个电路图中交

15、流电源与直流电源的电动势相同。A1、 A2、 A3 为三个完全相同的小灯泡。闭合电键, 观察 A1、 A2、 A3 亮度。3、实验结果是什么？如何解释？4、什 么是感抗？它的大小与什么因素有关？8 / 11探究二、电容对交变电流的作用1、连接实验电络图2、（ 1）（ 2）两个电路中交流电源与直流电源电动势相同,A 1、A2、为两个完全相同的小灯泡, 闭合电键 , 观察 A1、A2、的亮暗情况。3、实验结果是什么？如何解释？4、什么是容抗？它的大小与什么因素有关？训练案题型一：感抗和容抗1. 如图所示交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等, 当将双刀双掷开关接到直流电源上时, 灯泡的实际功率为

16、P1, 而将双刀双掷开关接在交流电源上时 , 灯泡的实际功率为P2 则 () A P1 P2B P1 P2C P1 P2D不能比较2某信号源中有直流成分、交流高频成分和交流低频成分, 为使放大器仅得到交流低频成分, 如下图所示电路中可行的是() 3交变电流通过一段长直导线时, 电流为I , 如果把这根长直导线绕成线圈, 再接入原电路,通过线圈的电流为I , 则 () A I IB I IC I ID无法比较9 / 114. 如图所示 , 两个同学利用图示装置做实验 , 第一位同学使导体杆 ab 在导轨上匀速运动 , 第二位同学使杆ab 在导轨上做变速运动, 但两位同学对 ab 杆做的功一 样多

17、 , 第一位同学的方法使小灯泡消耗的电能为W, 第二位同学的方法使小灯泡消耗的电1能为 W2, 它们相比较 () A 12B 12W WW W12不能比较C W W D5对电容器能通交变电流的原因, 下列说法正确的是() A当电容器接到交流电源上时, 因为有自由电荷通过电容器, 电路中才有交变电流B当电容器接到交流电源上时, 电容器交替进行充电和放电, 电路中才有交变电流C在有电容器的交流电路中, 没有电荷定向移动D在有电容器的交流电路中, 没有电荷通过电容器6. 一个灯泡通过一个线圈与一交流电源相连接, 如图所示一块铁插进线圈之后, 该灯将() A变亮B变暗C没有影响D无法判断题型二：电阻、电感、电容的作用比较7. 如图所示的电路中, 正弦交流电源电压的有效值为220 V, 则关于交流电压表的示数, 以下说法中正确的是() A等于 220 VB大于 220 VC小于 220 VD等于零8. 在收音机线路中, 经天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分, 经放大后送给下一级 , 需要把低频成分和高频成分分开, 只让低频成分输入给下一级, 我们采用了如图装置电路, 其中代号a、 b 应选择的元件是()