13總課題課題

交變電流交變電流的產(chǎn)生和描述〔一〕學(xué)問(wèn)與技能

課時(shí)課型 復(fù)習(xí)課1．使學(xué)生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。三 2．把握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3．理解交變電流的瞬時(shí)值和最大值及中性面的準(zhǔn)確含義。維 〔二〕過(guò)程與方法1．把握描述物理量的三種根本方法〔文字法、公式法、圖象法。目 2．培育學(xué)生觀看力量，空間想象力量以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的力量。3．培育學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)解決物理問(wèn)題的力量。標(biāo) 〔三〕情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)試驗(yàn)觀看，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培育良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)解決物理問(wèn)題的重要性教學(xué) 1．交變電流產(chǎn)生的物理過(guò)程的分析。重點(diǎn) 2．描述交變電流的物理量分析，會(huì)計(jì)算交表電流的有效值。教學(xué) 交變電流的生疏以及交變電流的有效值計(jì)算。難點(diǎn)學(xué)法 構(gòu)建模型法、合作探究、精講精練、演算法指導(dǎo)教學(xué)預(yù)備教學(xué)設(shè)想教 學(xué) 過(guò) 程第一課時(shí)

師 生 互 動(dòng)

補(bǔ)充內(nèi)容或錯(cuò)題訂正一、考點(diǎn)掃描，根本概念〔一〕學(xué)問(wèn)整合正弦溝通電，如圖〔a〕所示．正弦溝通電的產(chǎn)生：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線(xiàn)圈繞 磁場(chǎng)方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．⑴中性面：與磁場(chǎng)方向 的平面⑵中性面與峰值面的比較：比較項(xiàng)

中性面

峰值面位置磁通量磁通量的變化率感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電流方向

線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向 線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向零00正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、描述交變電流的物理量：〔線(xiàn)圈轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間叫做周T=，單位是秒s；交變電流在1sf=，單位是赫茲H．⑵正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式〔線(xiàn)圈在中性面位置開(kāi)頭計(jì)時(shí)〕：①電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間變化的規(guī)律eEsinωt．②負(fù)載兩端的電壓u隨時(shí)間變化的規(guī)律umUsinωt．③電流i隨時(shí)間變化的規(guī)律iIsinωtω等于線(xiàn)圈轉(zhuǎn)m動(dòng)的角速度，Em

m=nBSω．交變電流的瞬時(shí)值、峰值、有效值：①瞬時(shí)值：交變電流某一時(shí)刻的值，是時(shí)間的函數(shù)．②峰值：交變電流〔電流、電壓或電動(dòng)勢(shì)〕所能到達(dá)的最大的值，也叫效值．對(duì)正弦溝通電，其有效值和峰值的關(guān)系為：E=E，U=U，I=m mI．m電感和電容對(duì)交變電流的影響：⑴電感對(duì)交變電流的阻礙作用：電感線(xiàn)圈對(duì)交變電流有作用，電感對(duì)交變電流的阻礙作用的大小用感抗表示，線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，阻礙作用越大，感抗也就越大．⑵電容器對(duì)交變電流的阻礙作用：交變電流能夠“通過(guò)”電容器，電容器對(duì)交變電流有 作用，電容器對(duì)交變電流的阻礙作用用容抗表示．電容器的電容越大電容器對(duì)交變電流的阻礙作用就越小也就是說(shuō)電容器的容抗就越小，電容器在溝通電路中起的作用是通 隔 通 阻 ．二．思考與練習(xí) 思維啟動(dòng)1〔 〕A．線(xiàn)圈平面每經(jīng)過(guò)中性面一次，感應(yīng)電流方向就轉(zhuǎn)變一次，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變B．線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，感應(yīng)電流方向就轉(zhuǎn)變一次C．線(xiàn)圈在中性面位置時(shí)，磁通量最大，磁通量的變化率為零D．線(xiàn)圈在與中性面垂直的位置時(shí)，磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大一個(gè)單匝矩形線(xiàn)框的面積為S，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，從線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直的位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)速為 n轉(zhuǎn)/秒，則〔 〕線(xiàn)框交變電動(dòng)勢(shì)的最大值為nπBS線(xiàn)框交變電動(dòng)勢(shì)的有效值為2nπBS1/42nBSD．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為e=2nπBSsin2nπt，使頻率增大，覺(jué)察各燈的亮暗狀況是：燈12，燈 3 不變，則 M、N、L 中所接元件可能是〔 〕A．M為電阻，N為電容器，L為電感線(xiàn)圈 B．M為電感線(xiàn)圈，N為電容器，L為電阻C．M為電容器，N為電感線(xiàn)圈，L為電阻 D．M為電阻，N為電感線(xiàn)圈，L為電容器其次課時(shí)三．考點(diǎn)分類(lèi)探討 典型問(wèn)題〖考點(diǎn)1〗正弦交變電流的產(chǎn)生及變化規(guī)律【例1】圖甲所示是溝通發(fā)電機(jī)模型示意圖．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一矩形線(xiàn)圈abcdOOae和dfOO′轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個(gè)固定的電刷保持滑動(dòng)接觸，這樣矩形線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)中就可以保持和外電路電R形成閉合電路．圖乙是線(xiàn)圈的主視圖，導(dǎo)線(xiàn)abcd分別用它們的橫截面來(lái)表示．a(chǎn)b長(zhǎng)度為L(zhǎng)bc長(zhǎng)度為L(zhǎng)，線(xiàn)圈以恒定角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)〔只考1 2慮單匝線(xiàn)圈〕⑴線(xiàn)圈平面處于中性面位置時(shí)開(kāi)頭計(jì)時(shí)t時(shí)刻整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的表達(dá)式；1⑵線(xiàn)圈平面處于與中性面成φ 夾角位置時(shí)開(kāi)頭計(jì)時(shí)，如圖丙所示，試寫(xiě)出t時(shí)0刻整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2

的表達(dá)式；⑶假設(shè)線(xiàn)圈電阻為，求線(xiàn)圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周電阻R〔其它電阻均不計(jì)〕1B的勻ωabSR．t=0刻線(xiàn)圈平面與紙面重合，且cd邊正在向紙面外轉(zhuǎn)動(dòng)．則〔 〕線(xiàn)圈中電流t時(shí)刻瞬時(shí)值表達(dá)式為I=(BSω/R)cosωtB．線(xiàn)圈中電流的有效值為I=BSω/RC．線(xiàn)圈中電流的有效值為I= 2BSω/2RD．線(xiàn)圈中消耗的電功率為P=Bω)/R2〗交變電流的圖象【例2】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬框繞與磁感線(xiàn)垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則〔 〕A．t=0.005sB．t=0.01sC．線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311VD．線(xiàn)框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100Hz【變式跟蹤2】矩形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，線(xiàn)框輸出的溝通電壓隨時(shí)間變化的圖象如下圖，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 〔 〕A．溝通電壓的有效值為362V362V0.25HzC．2sD．1s四．考題再練α

4均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向．匝數(shù)為N9

的矩形線(xiàn)圈

abcd的邊ab=cd=l、bc=ad=2lω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bcadB，方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直．線(xiàn)圈的總電阻為r，外接電阻為R．求：⑴線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E；m⑵bc邊所受安培力的大小F；⑶外接電阻上電流的有效值I．【推測(cè)1】如下圖是矩形線(xiàn)框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電壓隨時(shí)間變化的圖象，則以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 〔 〕A．溝通電壓的有效值為110VB．0.25HzC．0.01sD．0.02s【2023·PL能發(fā)光．要使燈泡變亮，可以采取的方法有 〔 〕A．向下滑動(dòng)PB．增大溝通電源的電壓C．增大溝通電源的頻率D．減小電容器C的電容【推測(cè)2】如圖甲所示，一個(gè)抱負(fù)變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n：n=6：1，副線(xiàn)圈兩1 2端接三條支路，每條支路上都接有一只燈泡，電路中L為電感線(xiàn)圈C為電容器R為定值電阻當(dāng)

Ⅰ Ⅱ Ⅲ u/V362原線(xiàn)圈兩端接有如圖乙所示的溝通電時(shí)，三只燈泡都能發(fā)光．假設(shè)加在原線(xiàn)圈兩端的溝通

R L 甲

0 1 2 3 t/10-2s-362乙電的最大值保持不變，而將其頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則對(duì)于溝通電的頻率轉(zhuǎn)變之后與改變前相比，下列說(shuō)法中正確的是〔 〕A．副線(xiàn)圈兩端的電壓有效值均為216V B．副線(xiàn)圈兩端的電壓有效值均為6VC．燈泡Ⅰ變亮 D．燈泡Ⅲ變亮第三課時(shí)五．課堂演練 自我提升如下圖為一小型溝通發(fā)電機(jī)模型的矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞中心軸以較小的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)兩滑環(huán)與電刷和電流表相連，在試驗(yàn)中可看到〔 〕A．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電流表指針將左右搖擺B．線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線(xiàn)相垂直時(shí)，電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大C．線(xiàn)圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線(xiàn)平行時(shí)，電流表的指針偏轉(zhuǎn)最大D．線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表的指針只向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，不會(huì)左右搖擺形線(xiàn)圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OOω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈的面積為S、匝數(shù)為n、線(xiàn)圈總電阻為r，線(xiàn)圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R連接，與電阻R并聯(lián)的溝通電壓表為抱負(fù)電表．在t=0時(shí)刻，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕溝通發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值Em

=BSω溝通電壓表的示數(shù)為2nRBSω/2(R+r)線(xiàn)圈從t090°的過(guò)程中，通過(guò)電阻的電荷量為πnBS/22(R+r)線(xiàn)圈從t=0時(shí)刻開(kāi)頭轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中，電阻產(chǎn)生的熱量為2ωR22π(R+r)該發(fā)電機(jī)消滅了故障，轉(zhuǎn)子勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速只能到達(dá)正常工作時(shí)的一半，則它產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象是〔〕如圖甲所示，將阻值為R=5Ω的電阻接到內(nèi)阻不計(jì)的正弦交變電源上，電流隨法正確的選項(xiàng)是〔〕電阻Ru=2.5sin(200πt)V電阻R1.25W圈的轉(zhuǎn)速提升一倍時(shí)，電流表的示數(shù)為1AD．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為1/D．這一交變電流與圖丁所示電流比較，其有效值之比為1/25．如下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5TL=10cm的正方形線(xiàn)圈abcd共100匝，線(xiàn)圈電阻r=1Ω，線(xiàn)圈繞垂直于磁感線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸OOω2πrad/s，外電路電阻R=4Ω.求：⑴轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值；⑵由圖示位置〔線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)平行〕轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；60°角的過(guò)程中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；⑷溝通電壓表的示數(shù)．課后反思：總課題課題三

交變電流變壓器 遠(yuǎn)距離輸電〔一〕學(xué)問(wèn)與技能知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。

課時(shí)課型 復(fù)習(xí)課理解抱負(fù)變壓器原、副線(xiàn)圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問(wèn)題。維 〔二〕過(guò)程與方法目 在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培育學(xué)生運(yùn)用物理抱負(fù)化模型分析問(wèn)題解決問(wèn)題的力量。〔三〕情感、態(tài)度與價(jià)值觀標(biāo) 1．使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的。2．培育學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué) 探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系重點(diǎn)教學(xué) 探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。難點(diǎn)學(xué)法 構(gòu)建模型法、合作探究、精講精練、演算法指導(dǎo)教 學(xué) 過(guò) 程4

師 生 互 動(dòng)

補(bǔ)充內(nèi)容或錯(cuò)題訂正一、抱負(fù)變壓器原、副線(xiàn)圈根本量的關(guān)系功率關(guān)系

P＝P入 出基 電壓關(guān)系本

U n1＝1，與負(fù)載狀況、副線(xiàn)圈個(gè)數(shù)的多少無(wú)關(guān)U n2 2I n關(guān) 只有一個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，1＝2；多個(gè)副線(xiàn)圈時(shí)，由輸入功率和輸出功率電流關(guān)系 I n系 2 1頻率關(guān)系

相等確定電流關(guān)系原、副線(xiàn)圈中溝通電的頻率相等制電壓 副線(xiàn)圈的電壓U約

由原線(xiàn)圈的電壓U1

和匝數(shù)比打算關(guān) 功率系 電流

原線(xiàn)圈的輸入功率P由副線(xiàn)圈的輸出功率P打算1 2原線(xiàn)圈的電流I由副線(xiàn)圈的電流I和匝數(shù)比打算1 213(a)左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為抱負(fù)變壓器，負(fù)載電路中R＝55Ω，、為抱負(fù)電流表和抱負(fù)電壓表，假設(shè)原線(xiàn)圈接入如圖3(b)所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110V，以下表述正確的選項(xiàng)是( )A．電流表的示數(shù)為2AB．原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為1∶2C．電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D．100Hz[標(biāo)準(zhǔn)思維]二、變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題(U、U)、電1 2流(II1 2上述各物理量隨負(fù)載電阻變化而變化的狀況．依據(jù)題意分清變量與不變量，要明確變量之間的相互制約關(guān)系，這是處理此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵．動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的思路程序可表示為：【例2】如圖4所示，T為抱負(fù)變壓器，副線(xiàn)圈回路中的輸電線(xiàn)ab和cd的電阻不行無(wú)視，其余輸電線(xiàn)電阻可不計(jì)，則當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)( )A．溝通電壓表VV的示數(shù)肯定都變小2 3溝通電壓表V的示數(shù)變小3溝通電流表AAA1 2 3只有A1[標(biāo)準(zhǔn)思維]5三、輸電電路的根本分析如圖5所示，發(fā)電站的輸出電功率為P，U，用戶(hù)得到的電功率PU－U′U為P′，電壓為U′，則輸電電流為I＝＝ ＝線(xiàn).U R R線(xiàn) 線(xiàn)輸電導(dǎo)線(xiàn)損失的電壓：U＝U－U′＝IR線(xiàn) 線(xiàn)．輸電導(dǎo)線(xiàn)上損失的電功率ΔP＝P－P′＝I2R

P U 2＝()2R＝ 線(xiàn) .線(xiàn) U 線(xiàn) R線(xiàn)PΔP＝I2R

＝()2R

可知有兩個(gè)根本線(xiàn) U 線(xiàn)．途徑：①減小輸電線(xiàn)電阻，如加大輸電導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積，承受電阻率小的材料等；②高壓輸電，在輸送功率肯定的條件下，提高電壓，減小輸送電流．32.5Ω500km輸出電功率是3×106kW，現(xiàn)用500kV的電壓輸電，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )2.0×105A輸電線(xiàn)上由電阻造成的電壓損失為15kV5kV9×108kW輸電線(xiàn)上損失的功率為ΔP＝U2/r，Ur[標(biāo)準(zhǔn)思維]四、遠(yuǎn)距離高壓輸電問(wèn)題的分析66功率關(guān)系P＝P，P＝P，P＝P＋P1 2 3 4 2 線(xiàn) 3電壓、電流關(guān)系U n I U n I1＝1＝2，3＝3＝4U n I2 2

U n I4 4 3U＝U＋U I＝I＝I2 線(xiàn) 3 2 3 線(xiàn)P P U－U輸電電流：I

＝2＝3＝2 3線(xiàn) U U R2 3 線(xiàn)輸電導(dǎo)線(xiàn)上損失的電功率PP＝UI＝I2R＝(2)2R線(xiàn) 線(xiàn)

線(xiàn) 線(xiàn) U 線(xiàn)2關(guān)于遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題的處理思路常見(jiàn)問(wèn)題有兩類(lèi)：一類(lèi)是按發(fā)電機(jī)→升壓→輸電線(xiàn)→降壓→用電器的挨次分析或按用電器到發(fā)電機(jī)的挨次分析；還有一類(lèi)常見(jiàn)的是從中間突破的題目，即由輸電線(xiàn)上的功率損失求出輸電線(xiàn)上的電流，也就是流過(guò)升壓變壓器副線(xiàn)圈和降壓變壓器原線(xiàn)圈的電流，再由抱負(fù)變壓器的工作原理推斷發(fā)電和用電的問(wèn)題．【例4】某小型發(fā)電站的發(fā)電機(jī)輸出溝通電壓為500V，輸出電功率為50kW，假設(shè)用電阻為3Ω 的輸電線(xiàn)向遠(yuǎn)處用戶(hù)送電，這時(shí)用戶(hù)獲得的電壓和電功率是多少？假設(shè)，要求輸電線(xiàn)上損失的電功率是輸送功率的0.6%，則發(fā)電站要安裝一個(gè)升壓變壓器，到達(dá)用戶(hù)前再用降壓變壓器變?yōu)?20V供用戶(hù)使用，不考慮變壓器的能量損失，這兩個(gè)變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比各是多少？[標(biāo)準(zhǔn)思維][針對(duì)訓(xùn)練]某小型水電站的電能輸送示意圖如圖7200Vr，升壓變壓器原副線(xiàn)圈匝數(shù)分別為nn1 2nn220V3 4用電器正常工作，則( )7nnA.2>3nn1 4nnB.2<3nn1 4C．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D．升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率6【根底演練】如圖8所示，抱負(fù)變壓器原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為10∶1.原線(xiàn)圈接電壓u＝220sin100πtV的溝通電源，副線(xiàn)圈接兩個(gè)阻值均為R＝22Ω的負(fù)載電阻，電表均為抱負(fù)電表．則下述結(jié)論中正確的選項(xiàng)是( )開(kāi)關(guān)SA0.1A開(kāi)關(guān)SV112V開(kāi)關(guān)SA0.05A開(kāi)關(guān)SV22V220V9器示意圖．保持輸入電壓u不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭P1檢測(cè)得到用戶(hù)電壓u隨時(shí)間t變化的曲線(xiàn)如圖乙所示．以下正確的選項(xiàng)是( )2甲 乙A．u1＝1902sin(50πt)VB．u2＝1902sin(100πt)VC．220V，應(yīng)將PD．220V，應(yīng)將P在如圖10所示的遠(yuǎn)距離輸電電路圖中，升壓變壓器和降壓變壓器均為抱負(fù)變壓器，發(fā)電廠的輸出電壓和輸電線(xiàn)的電阻均不變．隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，以下說(shuō)法中正確的有()A．升壓變壓器的輸出電壓增大B．降壓變壓器的輸出電壓增大C．輸電線(xiàn)上損耗的功率增大D．輸電線(xiàn)上損耗的功率占總功率的比例增大4．(2023·山東濰坊一模)如圖11所示，電路中