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3.2 正弦交变电流的描述 预习案 高二物理教科版（2019）选择性必修第二册
1.掌握正弦交变电流的周期和频率的含义，以及角速度、周期和频率之间的关系
2.掌握交变电流峰值的含义及有效值的含义和计算方法，知道正弦交变电流有效值与峰值的关系
3.会区分正弦交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值在实际情境中的应用
4.会用公式和图像描述正弦交变电流
重点、难点
交变电流有效值的含义、计算方法及应用
一、周期和频率
1.周期：交变电流做一次周期性变化所需的①________，用符号T表示，单位是s。
2.频率：交变电流完成周期性变化的②________与③________的比，用符号f表示，单位是Hz。
3.周期、频率与角速度的关系式：，④________。
4.正弦交流电的表达式
（1）⑤________
（2）⑥________
5.正弦交流电的图像
根据上述正弦交流电的表达式，可以画出正弦交流电随时间变化的图像，如图所示。
6.我国使用的交流电的频率标准为⑦______Hz，相应周期为0.02s。
二、峰值和有效值
1.峰值：正弦交流电表达式中的Um和Im分别称为电压和电流的峰值，分别表示了在一个周期内电压和电流所能达到的⑧________。
2.有效值
（1）如果交流电与某一直流电通过同一电阻，在交流电的⑨_________内产生的热量⑩________，则这个直流电的电流和电压值，就分别称为相应交流电电流和电压的有效值
（2）交流电的有效值是根据电流的 ________来规定的。交流电电压、电流的有效值分别用符号U、I来表示。
3.正弦交流电的峰值和有效值之间的关系是U = ________，I = ________。
答案：
①时间 ②次数 ③所用时间 ④ ⑤ ⑥ ⑦50 ⑧最大值 ⑨一个周期 ⑩相等 热效应
1.如图所示电路，电阻与电阻值相同，都为R，和并联的D为理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大），在A、B间加一正弦交流电，则加在上的电压有效值为( )
A.10V B. C.15V D.
2.通过某用电器的电流和时间的关系图像如图所示（前半个周期为正弦波形的），则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
3.在阻值的定值电阻两端接一交流电压，电压表达式为，则该电阻在电压的一个周期内产生的电热为( )
A.20J B. C. D.40J
4.在如图所示电路中接入220V正弦交流电，两个灯泡的电阻相同。假设二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大。闭合开关S，通过灯泡的电流有效值比为( )
A. B. C. D.
5.（多选）交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中的磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，则( )
A.1s内线圈中电流方向改变200次
B.时，线圈平面与中性面重合
C.时，磁通量变化率的绝对值为
D.时，线圈中的感应电动势为零
答案以及解析
1.答案：B
解析：当二极管上端电势高于下端电势时，二极管导通，被短路，当二极管下端电势高于上端电势时，二极管截止，设加在上的电压的有效值为U，根据有效值的定义有，求得。
故选B。
2.答案：C
解析：设该交变电流的有效值为I，根据有效值定义可得
解得
故选C。
3.答案：A
解析：由电压表达式可知，交流电压有效值为
交流电的周期为
则该电阻在电压的一个周期内产生的电热为
故选A。
4.答案：A
解析：灯泡的电压有效值为，灯泡的电压有效值为，解得，故选A。
5.答案：BD
解析：交变电流的周期为，频率为，每个周期电流方向变化两次，1s内线圈中电流方向改变100次，选项A错误；时，磁通量最大，线圈平面与中性面重合，选项B正确；根据法拉第电磁感应定律，又因为，，，解得，选项C错误；时，磁通量最大，线圈与磁感线垂直，感应电动势等于零，选项D正确.

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