高中物理第2章交变电流章末整合课件粤教版选修3_2

【金版新学案】2014-2015学年高中物理 第2章 电路 章末知识整合课时检测 粤教版选修3-1

基本计算

专题一 电路中能量转化的分析

(1)电功：W＝UIt.

(2)电功率：P电＝UI.

(3)热量：Q＝2IRt.

(4)热功率：P热＝2IR.

分析与方法：闭合电路中电功、热量和电功率、热功率的问题本质上都是能量转化和守恒问题．分析这类问题时，要注意区分电功和热量、电功率和热功率，抓住能量守恒这条主线；在纯电阻电路中，电功和热量相等，电功率和热功率相等；在非纯电阻电路中，电功大于热量，电功率大于热功率．

一台洗衣机上的电动机的额定电压U＝220 V，线圈电阻R＝1 Ω，在额定电压下正常运转时电流I＝2 A，求：

(1)电动机消耗的总功率和发热功率．

(2)电动机的输出功率．

解析：(1)电动机总功率即为电功率P总＝UI＝220×2 W＝440 W；发热功率即为线圈电阻的热功率P热＝IR2＝22×1 W＝4 W.

(2)电动机的输出功率即为电动机的机械功率，由能量守恒可得：P总＝P出＋P热，所以P出＝P总－P热＝436 W.

答案：(1) P总＝440 W P热＝4 W (2) P出＝436 W

点评：电动机是非纯电阻元件，解答时要注意从能量转化和守恒的角度理解其消耗功率、发热功率和输出功率之间的关系．

练习

1．一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V，电流为0.3 A；松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作．求：该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？

解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r＝U/I＝0.30.3 Ω＝1 Ω，电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P入＝I1·U1＝0.8×2 W＝1.6 W，电动机的机械功率P机＝P入－I21·r＝1.6 W－0.82×1 W＝0.96 W.

- 1 - 第二章 交变电流

第三节 表征交变电流的物理量

A级 抓基础

1．下列关于交变电流的说法中，正确的是( )

A．交变电流的最大值不一定等于有效值的2倍

B．交流电流表和电压表的示数表示交变电流的瞬时值

C．交流电器设备上所标的电流和电压值都是最大值

D．交变电流的方向每个周期内改变一次

解析：正弦式交变电流有效值是最大值的12倍，对其他的交变电流不一定有这样的关系，故A选项正确；交流电流表和电压表的示数，交流电器设备上所标的电流和电压值，都表示交变电流的有效值，故B、C错；交变电流的方向每个周期内改变两次，故D错．

答案：A

2．把220 V的正弦式电流接在440Ω电阻两端，则该电阻的电流峰值为( )

A．0.5 A B．0.52 A

C．22 A D.2 A

解析：由I＝UR可得，电阻的电流有效值为I＝0.5

A，根据正弦式交流电有效值与最大值关系，可得该电阻的电流峰值为0.52 A，故选B.

答案：B

3．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变，仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值和周期变为( )

A．400 V，0.02 s B．200 V，0.02 s

C．400 V，0.08 s D．200 V，0.08 s

解析：交流电动势的最大值Em＝NBSω＝NBS×2πf，周期T＝1f，转速加倍，最大值加倍，周期减半．

答案：B

4．(多选)一只“220 V，100 W”的灯泡接在u＝311sin 314t (V)的交变电源上，则下列判断中正确的是( )

A．灯泡能正常发光

B．与灯泡串联的电流表的示数为0.45 A

C．与灯泡并联的电压表示数为311 V

D．通过灯泡的电流的表达式为i＝0.64sin 314t (A)

解析：从电压瞬时值表达式知电压有效值为220 V，故“220 V，100 W”灯泡接在此交流电源上能正常发光，故A正确．通过灯的电流I＝100220 A＝0.45 A，也是与灯串联的电流表的示数，- 2 - 故B正确．电压表与灯并联测得的也是灯的电压有效值，故示数为220 V，所以C选项错误；通过灯的电流的有效值为0.45 A，故其最大值Im＝2×0.45 A＝0.64 A，故D选项正确．

小学+初中+高中+努力=大学

小学+初中+高中+努力=大学第二节交变电流的描述

【思维激活】

1.有的同学说，交变电流其实它的电压是不改变的，而电流强度的大小和方向是随时间

值周期性变化的。例如家庭用电是220V交变电流，你同意这种说法吗？

交变电流的波形图

提示：不同意，交变电流是电压、电流都随时间做周期性变化，只有频率是不改变的。

2.你是通过什么方式知道我国生产和生活用电的周期或频率的？是在高一用打点计时

器做实验时知道的吗？

【自主整理】

1.周期：交变电流完成一次周期性什么变化所需时间叫做它的周期.

2.频率：交变电流在1s时间内完成周期性变化的次数叫做它的频率.

3.峰值：交变电流的峰值是拍它的电动势，电压或电流的最大值，在一个周期内交变电

流的峰值会出现两次.

4.有效值：交变电流与恒定电流的电流是I

，电压是U

我们就把I

，U

叫做这个交变电

流的有效值，有效值是根据电流的热效应来定义的，一定要从产生相同的热效果来理解.

【高手笔记】

1.瞬时值

交流电的瞬时值反映的是不同时刻，瞬时值不同，正弦式交流电瞬时值的表达方式为

.sin,sin,sinwtIiwtUuwtEe

mmm

2.峰值

交流电的峰值说明交流电在变化的过程中所能达到的最大数值，反映了交流大小的变化

范围，当线圈平面与磁感线平行时，交流电动势最大，,NBSwE

m瞬时值与峰值的关系是：

.

mEeE

3.有效值

交流电的有效值是根据电流的热效应规定的，即在相同的时间内，跟一交流电的有效值

能使同一电阻产生相等的热量的直流电的数值，叫做这一交流

电的有效值，正弦式交流电的有效值与峰值之间的关系是：

.2,

2,

2mmmI

IU

UE

E

各种使用交流电的电器设备中所标的，交流电表所测得的以及我们在叙述中没有特别加

以说明的交流电的值，都是指有效值.

4.平均值

小学+初中+高中+努力=大学

小学+初中+高中+努力=大学用公式

tNE

计算出的电动势的平均值.某段时间内的交流电的平均值一般不等

于这段时间始，末时刻瞬时值的算数平均值.

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1 第2节 描述交流电的物理量

一、周期和频率

1．周期(T)

交变电流完成一次周期性变化的时间，单位：秒(s)。

2．频率(f)

交变电流在1 s时间内完成周期性变化的次数，单位：赫兹(Hz)。

3．两者的关系

互为倒数关系，即T＝1f。

4．物理意义

描述交变电流变化快慢的物理量。

5．角速度ω与T、f的关系：ω＝2πT＝2πf。

6．我国使用的交变电流：T＝0.02 s，f＝1T＝50 Hz，ω＝100π rad/s，电流方向每秒改变100次。

二、峰值 有效值

1．峰值

交变电流的电流和电压在一个周期内所能达到的最大值。

2．有效值

(1)定义：如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在相同的时间内所产生的热量相等，则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电的电流和电压的有效值。 1.周期和频率是描述交变电流变化快慢的物理量，周期和频率互为倒数关系，我国使用的交流电的频率为50 Hz。

2．有效值是根据电流的热效应进行定义的，对于正弦交变电流来说，有效值和峰值的关系为：I＝Im2，U＝Um2，E＝Em2。

3．在交流电路中，电压表、电流表的示数均为有效值，计算用电器产生的电热时必须应用电流或电压的有效值。 精选资料 值得拥有

2 (2)正弦交变电流的有效值与峰值的关系

①电动势的有效值：E＝Em2＝0.707Em；

②电流的有效值：I＝Im2＝0.707Im；

③电压的有效值：U＝Um2＝0.707Um。

1．自主思考——判一判

(1)我国提供的生活用电的发电机转子的转速为3 000 r/min。(√)

(2)交变电流在1 s内电流方向变化的次数就是它的频率。(×)

(3)交变电流的周期越大，交变电流的变化就越快。(×)

(4)生活用电的电压220 V指有效值，动力用电的电压380 V指峰值。(×)

(5)只要是交变电流，其峰值就是有效值的2倍。(×)

(6)家用电器铭牌上标称的电流、电压都是指有效值。(√)