高中物理-高中物理选修3-2 6.2 描述交变电流的物理量教学设计学情分析教材分析课后反思

【学习目标】1．通过自主学习与小组合作能够精确表述交变电流函数表达式中各物理量的意义，并能根据交变电流的函数表达式正确画出其图象，能根据函数表达式或图象准确求解交变电流的周期、频率、峰值。2．通过教师讲解与小组合作能够正确表述交变电流有效值的定义，能够准确写出正弦式交变电流的有效值与峰值的关系，能够区别瞬时值、峰值、平均值与有效值。3．通过教师引导与自主学习能够利用数学知识说出交变电流的相位及相位差，并能说出相位差对交变电流的重要性。【评价方案】目标1评价：能够主动思考并积极参与小组合作学习，小组合作有序并积极、展示合作成果的学生形态大方，语言流畅，不参与展示的学生认真倾听，及时记录，能够给展示的小组和同学以中肯的、激励性的评价；所有学生能在规定时间内快速、规范、准确地完成目标评价题，准确率达90﹪以上，纠错后准确率达95﹪以上（教师巡视观察结果）。目标2评价：基础较好的学生，能够根据老师的讲解，积极思考和回答问题，解答问题时物理概念运用恰当，学科语言表述较严谨；基础较差的学生，能够参考课本通过小组合作、师生互动完成有效值的学习；所有学生能在规定时间内快速、规范、准确地完成目标评价题，准确率达85﹪以上，纠错后准确率达95﹪以上（教师巡视观察结果）。目标3评价：能够紧跟教师的引导，完成对“相位”和“相位差”的学习，回答问题思路清晰，语言规范。所有学生能在规定时间内快速、规范、准确地完成目标评价题，准确率达90﹪以上，纠错后准确率达95﹪以上（教师巡视观察结果）。【教学流程】环节一：创设情境（6分钟）情境设计问题设置命题意图师生活动时间预设5分钟自测1．如图所示的图象中，属于交变电流的有（）1．检测交变电流的定义。2．渗透可以用图象描述交变电流的变化规律。学生自主解答，师生共同展示答案。5分钟2．如图所示，有一匝数为N的正方形线框，边长为L，线框绕OO′轴以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，求：（1）该线框产生的感应电动势的最大值；（2）写出感应电动势随时间变化的表达式；（3）线框从图示位置转过60°时，感应电动势的大小。××××××××××××××××××××××××××××OO′1．检测交变电流的函数表达式。2．检测交变电流的峰值、瞬时值、平均值的辨别与计算。导入新课通过上节课的学习，我们知道交变电流的电压、电流随时间不断变化，谈到它的时候要区分它的峰值、瞬时值和平均值，我们可以用函数表达式描述交变电流的变化规律，还可以用什么更形象和细致地描述交变电流的变化？教师讲述1分钟环节二：探究新知（32分钟）1．目标一：（9分钟）情境设计问题设置意图师生活动时间预设若某交变电流的函数表达式为u=311sin100πt(V)问题1：根据表达式，我们可以得到哪些信息？问题2：请画出该交变电流的电压随时间变化的图象。问题3：根据图象我们可以看出，交变电流在做周期性的变化，因此，我们还可以用周期和频率来描述交变电流，请求出该交变电流的周期和频率。1．检测对函数表达式的理解。2．检测从函数表达式到图象的转换能力。自主学习小组合作实物展台展示图象5分钟目标1评价我国电网中交变电流的频率为50Hz，请问：（1）它的周期是多少？（2）在1s时间内交变电流的方向改变多少次？学生自主解答，师生共同答疑。2分钟自主整理与答疑交变电流的函数表达式、图象、峰值、瞬时值、周期、频率等。2分钟2．目标二：（18分钟）情境设计问题设置意图师生活动时间预设我们知道交变电流有峰值、瞬时值和平均值，那么，家庭用电的电压220V是指什么值？问题1：交变电流的大小和方向都随时间变化，它产生的效果也随时间变化，在处理实际问题时，我们必须知道它每时每刻的效果吗？问题2：请同学们小组合作完成课本35页的思考与讨论，并解答我们是从什么角度考虑求解交变电流的平均效果？问题3：请根据自己的理解说出有效值的定义。问题4：正弦式交变电流的有效值和峰值之间的关系是什么？所有的交变电流有效值和峰值之间都有这样的关系吗？问题5：请自主阅读课本35页“峰值与有效值”部分内容，举例说明峰值、有效值的实际应用。让学生经历头脑风暴，在一系列有梯度的问题链的解答中，建立有效值的概念，并能够区别和辨识峰值、瞬时值和有效值。小组合作讨论解答课本35页“思考与讨论”。教师巡视、解答疑惑，评价小组合作。师生共同答疑。8分钟典型例题课本36页4教师讲解3分钟目标2评价课本36页2、3、5学生自主解答，教师巡视、订正，师生共同答疑。5分钟自主整理与答疑交变电流的有效值的定义、求解方法、应用。2分钟3．目标三：（5分钟）情境设计问题设置意图师生活动时间预设两图线有什么不同？请自主阅读课本36页“相位”部分内容，回答以下问题：问题1：什么叫相位？问题2：什么叫相位差？问题3：相位差对交变电流有什么重要意义？让学生在观察中发现问题，并通过自主学习解决问题，培养学生自主学习能力。教师巡视、解答疑惑。师生共同答疑。3分钟目标3评价课本37页5学生自主解答，教师巡视、订正，师生共同答疑。2分钟环节三：应用知识（3分钟）情境设计意图师生活动时间预设正弦式交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1方式连接，其中，R=200Ω，图2是输出电压u随时间t化图象，则（）A．交流电压表的读数是311VB．交流电流表的读数是1.1AC．R两端电压随时间变化的规律是uR=311cosπt(V)D．R两端电压随时间变化的规律是uR=311cos100πt(V)对本节课所学知识进行综合性评价。学生自主解答师生共同答疑。3分钟环节四：课堂小结（3分钟）1．学生总结：学生自主总结本节课的收获。2．教师总结：本节课，我们采用两种方式描述交变电流的变化规律——函数表达式和图象，我们共学习了6个描述交变电流的物理量——瞬时值、峰值、平均值、有效值、频率、周期，同学们要熟练地应用表达式或图象求解以上物理量，并能够熟练地将函数表达式和图象进行转换。3．学生自主整理。4．布置作业。【学案设计】威海三中高二物理选修3—2第五章讲学案编号：3—2D007课题：5.2描述交变电流的物理量课型：新授备课日期：2014.2.28姓名：主备人：姜妮参与人：王建洪吴宾××××××××××××××××××××××××××××OO′知道交变电流，能用函数表达式和图象描述交变电流。【考试说明】内容要求1．交变电流、交变电流的图像Ⅰ2．正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ【学习目标】1．通过自主学习与教师引导能够精确表述交变电流函数表达式中各物理量的意义，并能根据交变电流的函数表达式正确画出其图象，能根据函数表达式或图象准确求解交变电流的周期、频率、峰值。2．通过小组合作与教师讲解能够正确表述交变电流有效值的定义，能够准确写出正弦式交变电流的有效值与峰值的关系，能够区别瞬时值、峰值、平均值与有效值。3．通过自主学习与小组合作能够利用数学知识说出交变电流的相位及相位差，并能说出相位差对交变电流的重要性。【重点难点】重点：交变电流的表达式、图象、有效值难点：交变电流的表达式、图象、有效值【学习过程】【创设情境】【5分自测】（限时5分钟，满分5分，可酌情扣卷面分0.5-1分）1．（1分）如图所示的图象中，属于交变电流的有（）2．（4分）如图所示，有一匝数为N的正方形线框，边长为L，线框绕OO′轴以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，求：（1）该线框产生的感应电动势的最大值；（2）写出感应电动势随时间变化的表达式；（3）线框从图示位置转过60°时，感应电动势的大小。（4）线框从图示位置转过90°过程中产生的平均感应电动势。【答题要求】1．请在指定位置答题。2．书写要工整，步骤需规范。3．试卷和草纸要分开。【探究新知】【自主学习1】某交变电流的函数表达式为u=311sin100πt(V)，请解答：（1）根据表达式，我们可以求得哪些物理量？它们的大小各是多大？【小帮手】作函数图象的一般步骤：（1）建立直角坐标系，注明坐标原点、横坐标、纵坐标的物理量及其单位。【小帮手】作函数图象的一般步骤：（1）建立直角坐标系，注明坐标原点、横坐标、纵坐标的物理量及其单位。（2）根据数学函数知识（五点法），画出图象。【知识盘点1】交变电流的周期和频率【知识盘点1】交变电流的周期和频率【目标1评价】我国电网中交变电流的频率为50Hz，试求：（1）它的周期是多少？（2）在1s时间内交变电流的方向改变多少次？【目标1自查】通过自主学习能够精确表述交变电流函数表达式中各物理量的意义，并能根据交变电流的函数表达式正确画出其图象，能根据函数表达式或图象准确求解交变电流的周期、频率、峰值。【小组合作学习】请同学们小组合作完成课本35页“思考与讨论”，选代表讲解步骤、展示答案。【知识盘点2】交变电流的有效值【知识盘点2】交变电流的有效值（阅读课本35页“峰值和有效值”）1．定义：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．正弦式交变电流的有效值与峰值之间的关系：___________________________3．应用：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【典型例题】课本36页4★审题过程（（1）请认真阅读题目，画出关键词，并将其转化为物理量符号。（2）本题的已知量有哪些？所求量是什么？选用什么公式求？★规范解答【提升训练1】如图所示，正弦式交变电流经过半波整流器后，电流波形正好去掉了半周，这种单向电流的有效值为多少？【归纳总结】求解交变电流有效值的一般方法：（1）审题：画出_________，并转化为_______________。（2）确定周期，其来源是______________或_________________。（3）据公式__________________求解有效值。【提升训练2】课本37页5【目标2评价】下列说法正确的是（）A．发电机、电动机等铭牌上所标数值是最大值B．交流电流表和电压表测定的是有效值C．电容器的击穿电压指所加交变电压的最大值D．给定的交变电流值在没有特别说明的情况下都是指有效值【目标2自查】通过小组合作与教师讲解能够正确表述交变电流有效值的定义，能够准确写出正弦式交变电流的有效值与峰值的关系，能够区别瞬时值、峰值、平均值与有效值。【自主学习2】课本36页“相位”【知识盘点3】相位和相位差【知识盘点3】相位和相位差1．相位的定义：________________________________________________2．相位差的定义：______________________________________________3．相位差对交流电的意义：______________________________________【目标3评价】课本37页6【目标3自查】通过教师引导与自主学习能够利用数学知识说出交变电流的相位及相位差，并能说出相位差对交变电流的重要性。【应用知识】正弦式交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图1方式连接，其中，R=200Ω，图2是输出电压u随时间t化图象，则（）A．交流电压表的读数是311VB．交流电流表的读数是1.1AC．R两端电压随时间变化的规律是uR=311cosπt(V)D．R两端电压随时间变化的规律是uR=311cos100πt(V)【课堂小结】今天的物理课，我学到了哪些知识和方法？还有哪些困惑？今天的物理课，我学到了哪些知识和方法？还有哪些困惑？收获：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________困惑：_____________________________________________________________________________【拓展资料】供电质量指标决定用户供电质量的指标为电压、频率和可靠性1.电压理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦电压。由于供电系统存在阻抗、用电负荷的变化和用电负荷的性质等因素，实际供电电压无论是在幅值上、波形上还是三相对称性上都与理想电压之间存在着偏差。(1)电压偏差：电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差，实际电压偏高或偏低对用电设备的良好运行都有影响。(2)电压波动和闪变：电网电压的均方根值随时间的变化称为电压波动，由电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑的刺激效应称为电压闪变。当电弧炉等大容量冲击性负荷运行时，剧烈变化的负荷电流将引起线路压降的变化，从而导致电网发生电压波动。(3)高次谐波：当电网电压波形发生非正弦畸变时，电压中出现高次谐波。高次谐波的产生，除电力系统自身背景谐波外，在用户方面主要由大功率变流设备、电弧炉等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在降导致供电系统能耗增大、电气设备绝缘老化加快，并且干扰自动化装置和通信设施的正常工作。(4)三相不对称：三相电压不对称指三个相电压的幅值和相位关系上存在偏差。三相不对称主要由系统运行参数不对称、三相用电负荷不对称等因素引起。供电系统的不对称运行，对用电设备及供配电系统都有危害，低压系统的不对称运行还会导致中性点偏移，从而危及人身和设备安全。2.频率我国规定的电力系统标称频率(俗称工频)为50Hz，国际上标称频率有50Hz和60Hz两种。由电力系统供电的交流用电设备的工作频率应与电力系统频率相一致。为了达到某种特殊目的，有的用电设备需在其它频率下工作，则可配以专用变频电源供电，如高频加热、电动机变频调速等。当电能供需不平衡时，系统频率会偏离其标称值。频率偏差不仅影响用电设备的工作状态、产品的产量和质量，更重要的影响到电力系统的稳定运行。用户供电系统的电压频率是由电力系统保证的。我国国标规定，电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可以放到±0.5Hz。3.可靠性可靠性即根据用电负荷的性质和突然中断其供电在政治或经济上造成损失和影响的程度，对用电设备提出的不允许中断供电的要求。按照供电可靠性要求，用电负荷分为下列三级：(1)一级负荷：突然停电将造成人身伤亡，或在经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响者。如重要交通和通信枢纽用电负荷、重点企业中的重大设备和连续生产线、政治和外事活动中心等。(2)二级负荷：突然停电将在经济上造成较大损失，或在政治上造成不良影响者。如突然停电将造成主要设备损坏或大量产品报废或大量减产的工厂用电负荷，交通和通信枢纽用电负荷，大量人员集中的公共场所等。(3)三级负荷：不属于一级和二级负荷者【学情分析】首先，从学生的生活体验看，交变电流在日常生活中的应用非常广泛，学生对交变电流有一定的感性认识。其次，从学生的知识和方法储备看，学生已经具备了本节课必须的三角函数知识，而且通过初中的学习及第1节课的学习，学生已经会分析交变电流的产生过程，并能写出交变电流的函数表达式，能够说出并区分交变电流的瞬时值和峰值，这为本节课的学习打下了坚实的基础。再次，从学生抽象思维及分析能力看，本节课对学生应用数学知识解决物理问题的能力要求是比较高的。学生通过对速度随时间变化规律的描述，初步具备应用数学知识解决物理问题的能力，应用类比的方法能够分析得出可以用函数表达式和图象两种方式描述交变电流的变化规律，通过教师引导或小组合作，他们可以对完成从函数表达式到图象的灵活转换，并能准确地指出和求解描述交变电流的各个物理量。基于以上分析，在教学进行教学设计时，除了充分挖掘课本的素材，应注重学生的形象感知，如不是空洞地讲解函数表达式，而是赋予具体数值，让学生有更真切的体会，问题设置要有有梯度，在一系列的问题链的引导下使学习步步深入并浅出。【教学重、难点分析】本节课的重点有两个：一是交变电流的图象。要求学生做到：（1）熟练地完成图象和函数表达式的转换；（2）从图象和函数表达式中求解各物理量。二是交变电流的有效值。要求学生做到：（1）能说出有效值的意义；（2）会求解有效值；（3）能辨别、计算“四值”（瞬时值、峰值、有效值、平均值）难点：交变电流的有效值及“四值”的辨别、计算。【效果分析】本节课是在我校“三环四步四维”教学理念引领下设计的一节课，既有对学校硬性要求的落实，更有我个人对“三环四步四维”的理解和创新，从课堂实施看，达成了预期效果。本节课的学习目标设计如下：1．通过自主学习与小组合作能够精确表述交变电流函数表达式中各物理量的意义，并能根据交变电流的函数表达式正确画出其图象，能根据函数表达式或图象准确求解交变电流的周期、频率、峰值。2．通过教师讲解与小组合作能够准确说出交变电流有效值的定义，能够准确写出正弦式交变电流的有效值与峰值的关系，能够区别、求解瞬时值、峰值、平均值与有效值。3．通过教师引导与自主学习能够利用数学知识说出交变电流的相位及相位差，并能说出相位差对交变电流的重要性。一、教学目标设计的“深”与“实”1、教学目标设计的“深”（1）以课标解读为出发点，对每一个行为动词都详细解读，做到可测量、可操作。（2）以教材分析与整合为着力点，在对所使用的人教版教材不同时期的版本进行详细对比分析的同时，对不同版本的教材进行了分析与整合，从而对本节课的认识更加深刻与全面。（3）以“两考”要求与分析为参考点，详细解读了考试说明及要求，对近几年的真题进行了分析，对考点、考查方式、考查频率进行了汇总，进而分析了命题趋势。（4）以学情分析为落脚点，通过问卷调查对学生生活体验、知识和方法储备、抽象思维及分析能力有了准确的把握。2、教学目标设计的“实”（1）设计依据“扎实”，依据有四个：课标要求、教材分析、真题分析、基于学。（2）行为动词“确实”，教学目标中的每一个行为动词都可操作、可观测。（3）方法“实在”，学生学习方法有：自主学习、小组合作、教师讲解、教师引导等。（4）结果“诚实”，教学目标设计基于学生水平，落实高考要求。本节课的目标评价如下：目标1评价：能够主动思考并积极参与小组合作学习，小组合作有序并积极、展示合作成果的学生形态大方，语言流畅，不参与展示的学生认真倾听，及时记录，能够给展示的小组和同学以中肯的、激励性的评价；所有学生能在规定时间内快速、规范、准确地完成目标评价题，准确率达90﹪以上，纠错后准确率达95﹪以上（教师巡视观察结果）。目标2评价：基础较好的学生，能够根据老师的讲解，积极思考和回答问题，解答问题时物理概念运用恰当，学科语言表述较严谨；基础较差的学生，能够参考课本通过小组合作、师生互动完成有效值的学习；所有学生能在规定时间内快速、规范、准确地完成目标评价题，准确率达85﹪以上，纠错后准确率达95﹪以上（教师巡视观察结果）。目标3评价：能够紧跟教师的引导，完成对“相位”和“相位差”的学习，回答问题思路清晰，语言规范。所有学生能在规定时间内快速、规范、准确地完成目标评价题，准确率达90﹪以上，纠错后准确率达95﹪以上（教师巡视观察结果）。二、评价方案设计的“广”与“实”1、评价方案设计的“广”（1）选材“广”：情境设计反复权衡、问题设计多方参考、对典型例题筛选改编。（2）参与面“广”：不同层次学生参与、教师参与。（3）形式“广”：既注重过程性评价（课堂评价：自评、互评、小组评价），又关注终结性评价（目标检测与课后评价、教师评价）（4）要求“广”：学习方法、交流与表达能力、规范解题、准确性等都又明确要求。2、评价方案设计的“实”（1）依据“实”：基于学习目标、基于学生水平（2）要求“实”：不同知识不同学习方法，不同水平学生不同要求（3）方法“实”：参与展示与不参与展示的学生怎么做、基础较好与基础较差的学生怎么做都有明确的要求。（4）结果“实”：学生学科素养的提升、解题的规范性与准确性都有较大进步。本节课设计的教学流程如下：本节课共设计了四个版块：版块一“创设情境”（5分钟自测、导入新课）；版块二“探究新知”（目标一：探究、评价、整理；目标二：探究、典例、评价、整理；目标三：探究、评价、整理）；版块三“应用知识”（3分钟检测）；版块四“课堂小结”（学生总结、教师总结、布置作业）。三、教学流程设计的“活”与“实”1、教学流程设计的“活”（1）依据“活”：基于目标和评价，基于学生的基础、基于学生的疑难、基于学生的能力。（2）细节“活”：情境设计精巧，问题设置有梯度、层层深入；预设与生成处理灵活。（3）形式“活”：自主学习、小组合作、限时训练。（4）氛围“活”：教师民主、学生积极性高，教学设计层层深入。2、教学流程设计的“实”（1）一致性的“实”：目标与评价的一致性，讲、练、考的一致性，基于学的教学一致性，课本与学案的结合，学案与笔记本的结合。（2）教师教的“实”：教师讲解、教师引导、学生自己学、学生合作学。（3）学生学的“实”：充分调动学生的各种感官采用多种方法（听、说、写、做、评、总结），使得学生学习得实在。（4）收获的“实”：学生能力得以提升，师生感情得以升华。【教材分析】1.人教版教材分析：交变电流是生产和生活中最常用到的电流，而正弦式电流又是最简单和最基本的。正弦式电流产生的原理是基于电磁感应的基本规律，所以本章是前一章的延续和发展，是电磁感应理论的具体应用。另一方面，本节知识是全章的理论基础，因为交变电流的特殊性，才有了变压器及其广泛的应用。所以，本节内容有承上启下的作用。对于交流电规律可以用公式描述，也可以用图象描述，而用图象描述是全面的、细致的。由于交变电流的电压、电流等物理量，其大小和方向都随时间做周期性的变化，这就需要用一切特殊的物理量来描述它。如周期和频率表示交变电流周期性变化的快慢；峰值表明交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围；而有效值反映的是交变电流的热效应在时间上的平均效果。交变电流的有效值是本届教学的重点，也是教学的难点。2.不同版本教材分析与整合（1）人教版教材不同时期版本的对比：没有变化。（2）同一时期不同版本教材的对比、分析与整合版本内容安排分析与整合人教版第五章交变电流1.交变电流2.描述交变电流的物理量3.电感和电容对交变电流的影响4.变压器5.电能的输送从三个版本教材的对比可以看出，鲁科版和沪科版对交流点的学习是按认识交流电、描述交流电到探究交流电产生原因的顺序展开的，而人教版教材却是按交流电如何产生到如何描述交流电的顺序展开学习的，这样的安排与教材编写者的理念是密不可分的，如沪科版教材非常注重物理与生活的联系，而人教版教材非常注重知识的前后衔接。鲁科版第3章交变电流导入两种电源1.交变电流的特点2.交变电流是怎样产生的3.交流电路中的电容和电感第4章远距离输电导入电如何到我家第1节三相交变电流第2节变压器第3节电能的远距离传输沪科版第一章研究交变电流1.1怎样描述交变电流2.2探究电阻、电感和电容2.3怎样计算交变电流的有效值第二章电磁感应与发电机2.1电磁感应——划时代的发现2.2探究感应电流的方向2.3探究感应电动势的大小2.4电磁感应与交流发电2.5电磁感应的案例分析第三章电磁感应与现代生活3.1自感现象与日光灯3.2涡流现象与电磁灶3.3电磁感应与现代生活第四章电能的输送与变压器4.1高压输电原理4.2变压器为什么能改变交流电4.3三相交流电及其电路4.4电能的开发与利用【两考分析】1．学业水平考试分析：本节课为选修3—2的内容，不在学业水平测试范围内。2．高考分析：（1）考试说明内容及要求内容要求1．交变电流、交变电流的图像Ⅰ2．正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值Ⅰ（2）考点、考查方式及考查频率考点题型考查频率1．交变电流的图象及表达式选择题7年6考2．交变电流的有效值选择题7年6考（3）真题及分析2007年（共7个选择题，位于第3个，单选）【答案】D【考查知识】（1）交变电流的图像及表达式（2）交变电流的有效值（3）变压器的原理2008年（共7个选择题，位于第5个，单选）【答案】C【考查知识】（1）交变电流的定义、图像及表达式（2）交变电流的有效值（3）变压器的原理（电压、频率）2009年（共7个选择题，位于第4个，多选）【答案】AD【考查知识】（1）变压器的原理（电压、功率）（2）远距离输电2010年（共7个选择题，位于第4个，多选）【答案】AD【考查知识】（1）交变电流的图像及表达式（2）交变电流的有效值（3）变压器（频率）（4）电路动态变化分析2011年（共7个选择题，位于第5个，多选）【答案】BD【考查知识】（1）交变电流的图像及表达式（2）交变电流的有效值（3）变压器（电压）（4）电路动态变化分析2012年（共7个选择题，位于第5个，多选）【答案】BC【考查知识】（1）交变电流的图像及表达式（2）交变电流的有效值（3）变压器（电压）2013年（共7个选择题，位于第4个，多选）【答案】BD【考查知识】（1）交变电流的产生、方向判断（2）交变电流的图像及表达式（3）交变电流的有效值（4）交变电流的瞬时值（4）命题趋势分析①内容探究：考查的知识点主要有交变电流的产生、交变电流的图象、交变电流的“四值”；变压器的电流、电压和功率的关系；远距离输电过程中升、降压变压器的匝数比以及输电线路能耗问题。②形式探究：考题与生活、生产实际联系紧密，贴近生活，如以电热毯、电动机、霓虹灯、电子点火器等作为材料背景出题。往往在一道题里综合多个考点，从多个角度挖掘问题，对考生联系前后知识的能力要求较高。7年来均以选择题的形式出现，且除2007、2008年外都是多选题，一般为中等难度。据2014年物理高考考试说明变化分析，物理选择题分值增为6分，均为不定项选择，物理分值的增加使物理分数对总分的区分度变大，为了减少该区分度，有人预测将来可能会增加一个大题，而电磁感应和交流电这部分的可能性是非常大的。综合以上分析，对于该部分的教学要有足够的重视，除了培训学生准确和规范地做好选择题外，还应该适当增加大题的训练力度。描述交变电流的物理量试题时间：60分钟，总分100分。一、选择题（不定项选择，每题5分，漏选3分，多选或错选0分，共8题，45分）1.由交流电动势瞬时值表达式e=10sin4πt(V)，可知A.此交流电的频率是4π(Hz)B.此交流电的周期是0.5sC.当t=0.5s时，此交流电动势有最大值D.当t=0时，产生此交流电的线圈平面与中性面重合【解析】设计意图：考查学生根据交变电流表达式求解交变电流的周期、频率。B正确根据表达式求解交变电流瞬时值及对应的线圈的位置。D正确答案：BD2.下面关于交变电流的说法中正确的是A.交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的最大值B.用交流电表测定的读数值是交流电的瞬时值C.给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值D.跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值【解析】设计意图：考查交流电最大值、有效值在实际情况中的应用。CD正确答案：CD3.在相同的时间内，某正弦交流电通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量，与一电流强度为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则A.此交流电的电流的有效值为3A，最大值为3AB.此交流电的电流的有效值为3A，最大值为6AC.电阻两端的交流电压的有效值为300V，最大值为300VD.电阻两端的交流电压的有效值为300V，最大值为600V【解析】设计意图：考查根据电流的热效应相同求解电流、电压有效值，根据正弦交流电公式求解最大值。AC正确。答案：AC4.一只低压教学电源输出的交变电压瞬时值U=10sin314t(V)，关于该电源的规格和使用，以下说法正确的是A.这只电源可以使"10V2W"的灯泡正常发光B.这只电源的交变电压的周期是314sC.这只电源在t=0.01s时电压达到最大值D.“10V2μF”电容器不能接在这只电源上【解析】设计意图：考查根据公式求解有效值。A正确根据公式求解周期和瞬时值。BC错误根据电容器的额定电压≤瞬时最大值。D正确答案：AD5.一个电阻接在10V的直流电源上，它的发热功率为P，当接到电压U=10sinωt(V)的交流电源上，它的发热功率是A.0.25P B.0.5P C.P D.2P【解析】设计意图：考查根据公式求解有效值，再根据求发热功率需代入有效值求解。B正确答案：B6.在如图所示电路中，已知交流电源电压U=200sin(100πt)V，电阻R=100Ω.则电流表和电压表的读数分别为A.1.41A，200V B.1.41A，141VC.2A，200V D.2A，141V【解析】设计意图：考查交变电流电压表、电流表示数为有效值，根据交变电流表达式求解有效值。即，B正确答案：B7.一个接在某直流电源上的电热器所消耗的电功率为P1，若把它接到电压最大值与直流电压相等的交流电源上，该电热器所消耗的电功率为P2，则P1：P2为A.2：1 B.1：2 C.1：1 D.1：【解析】设计意图:考查根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系求解有效值，再将有效值代入求解功率。答案：B8.把电热器接到110V的直流电源上，每秒产生的热量为Q，现把它接到交流电源E，每秒产生的热量为2Q，则交流电压的最大值是A.110v B.220VC.220V D.110V【解析】设计意图：考查根据电流热效应求出交变电流的有效值，再依据正弦交变电流最大值和有效值关系进行求解。答案B9.右图表示一交变电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是A.5A B.5AC.D.3.5A【解析】设计意图：考查根据电流的热效应，由图像中已知量求解有效值代入数值进行求解B正确答案：B二、填空题10.(每空3分，共12分)如图所示为某正弦交变电流的图象，其最大值为________，周期为________，线圈转动的角速度为________，电流的瞬时值表达式为________【解析】设计意图：考查根据图像直接求出交变电流的周期为0.02s，再根据公式求出角速度为314rad／s，依据图像中给出的某一时刻对应的瞬时值写出表达式为14.1=Imsin314tA,将时间0.0025代入求解最大值为20A，所以i=20sin314t(A)11.(每空4分，共8分)将一电热器接在10V直流电源上，在时间t内可将一壶水烧开.现将电热器接到一个U=10sinωt(V)的交变电源上，煮开同一壶水需时间________；若接到另一交流电源上，需要时间为t／3，那么这个交流电源最大值为________.【解析】设计意图：根据公式中已知Um=10V,根据求出,再根据求出t‘=2t,再根据和求出最大值为10(V)三、计算题(12题11分，13题、14题各12分，共35分)12.某电路两端交流电压u=Usin100πt(V)，在t=0.005s时刻，电压u值为10V.求接在此电路两端的电压表示数.如将阻值为R的电阻接在此交流电压上时功率为P；而改接在电压为U0的直流电压上时功率为P／2，求U0值.【解析】设计意图:考查有效值的计算解：根据u=Umsin100πt，代人t=0.005s时的电压值，10=Umsin0.5π得Um=10V而交流电压表的示数反映的是有效值故U==7.07V由功率关系P=和得所求直流电压的值U0=U==5V13.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动.线圈匝数n=100.穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化，如图所示.发电机内阻r=5.0Ω，外电阻R=95Ω，.已知感应电动势的最大值Em=nφmω，其中φm为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求串联在外电路的交流电流表(内阻不计)的读数.【解析】设计意图:考查有效值的计算解：由题中可知感应电动势的最大值：Em=nωφm①设线圈在磁场中转动的周期为T，则有ω=②根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im=③设交流电流表的读数为I，它是有效值，则I=④由题中的φ-t图线可读出：φm=1.0×10-2WbT=3.14×10-2s解以上各式，并代人数据得I=1.4A14.发电机转子是匝数n=100，边长L=20cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad／s)的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω，外电路电阻R=99Ω.试求：(1)写出交变电流瞬时值表达式；(2)外电阻上消耗的功率；(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少?14．【解析】设计意图:对于瞬时值、有效值、平均值的综合运用解：(1)电动势的最大值：Em=nBωL2=200π=628(V)