2011高考物理总复习教案交变电流

2024-07-19

2011高考物理总复习教案交变电流（共12篇）

篇1：2011高考物理总复习教案交变电流

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表征交变电流的物理量

一、教育目标

1．复习上节课知识，并推出εm=BωS εm＝NBωS 2．理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系

3．理解交变电流有效值的意义，会应用正弦式交变电流有效值公式对纯电阻电路的电压、电流进行有关计算

4．能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值

二、重点、难点、疑点及解决办法

1．交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义

2．交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的能力

三、教具准备

投影机、幻灯机、手摇发电机、导线若干、万用电表(25只)灯泡“220V、100W”(25只)

四、教学步骤

（一）复习引入

通过上节课学习，我们知道矩形线框在匀强磁场中匀速转动时，线框中产生了正弦式交流电。我们是怎样描述交变电流的变化规律呢？公式法e＝εmsinωt I＝Imsinωt(中性面开始计时)i/A

其中εm＝2Bl1v l1为切割边ab、cd长度。

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而v则是ab边绕O轴(O轴为过bc边、ad边中点的直线)以ω角速

若线框绕ab边为轴转动呢？

εm＝εbt＝Bl1 v1＝Bl1 ωl2＝BωS 若线框绕O1 O2轴(均垂直磁感线)转动呢？ εm＝BωS 启发引导学生回答，矩形线框在匀强磁场中只要绕垂直磁感线的轴转动，线框中产生感应电动势最大值为εm＝BωS若有n匝线框则εm＝nBωS 矩形线框在匀强磁场中匀速转动一周过程中，只有两个时刻处在最大值，不同时刻感应电动势瞬时值不同。显然交变电流是较为复杂的，那用什么物理量来描述交变电流呢？

(若时间不够，εm＝BωS的推导放至习题课进行)

（二）新课教学

交变电流是周期性变化的，用什么来描述周期性变化的快慢呢？周期(T)——交流电完成一次周期性变化所需时间频率(f)——1秒内完成周期性变化的次数它们关系如何？各自单位？ T＝1/f，T秒(s)，f赫兹(Hz)描述交变电流变化快慢的物理量除周期，频率外，还有什么物理量？转速n(转/秒)，角速度ω(弧度/秒)

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那它们间又有什么关系呢？

T=2π/ω f＝ω/2πω＝2π/T＝2πf=2πn

交变电流不同时刻，瞬时值不同，但我们用什么来表示交变电流平均的效果呢？

如果初温相同，同时加热相同时间烧开。

即通过相同电阻在相同的时间里甲图直流电与乙图交变电流产生了相同热量，我们把此时直流电压称为交变电流电压的有效值。

那如何定义交变电流的电流有效值呢？

有效值定义——让交流电和直流电通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等。这一交流电的电流有效值就跟这个直流电的电流相等。

有效值是交变电流一个非常重要的物理量，它根据电流热效应来定义，电流产生的平均效果。

正弦式交变电流的有效值与最大值间有什么关系呢？

同时交代学生最大值、有效值、瞬时值的符号表示通常我们说的市电220V即为有效值

请同学们用万用电表测量学生电源交流输出10V时，交流电压表的读数。教师提示注意选档、量程、正确读数等问题。

请同学们将“220V、100W”灯泡接至学生电源交流10V输出的两端，测出此时通过灯泡的电流强度并观察灯泡亮度。请学生回答为什么灯泡几乎不亮？

强调①凡是没有说明时，所指的均为有效值

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②各类交流电表所测的值也为有效值 ③各类用电器铭牌所示值也为有效值幻灯显示

1．某用电器两端允许加的最大直流电压是100V，能否把它接在交流电压100V电路里？为什么？

2．照明用交流电压是200V，动力提供线路的电压是380V，它们的有效值、最大值各是多少？若用电压测得，测得值各是多大？

提问个别学生，及时纠正，并给出正确答案幻灯显示

1．一电压U＝10V的直流电通过电阻R，在时间t内产生热量与一交流电通过电阻R/2时在同一时间内产生热量相同则该交流电压的有效值为

2．请写出下列各图的周期、频率、最大值、有效值。

甲乙两图有效值相同，说明正弦式交变电流的有效值与最大值的关系与频率无关。学生求解丙图的有效值时遇到了问题。

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交变电流有效值是表示交变电流产生的热效应的平均效果，就是平均值吗？我们应该从有效值的定义入手，相同时间可取半个周期吗？为什么？

有效值表示交变电流产生平均效果，用半个周期无法体现出来。又由于它具有周期性特点，相同时间必须取周期整数倍，一般为了方便计算，只取一个周期便可以。

师生共同完成以下步骤

Q直=I2Rt＝2I2R Q交＝Q直 50R＝2I2R I＝5A 可以用这种方法去计算正弦式交变电流的有效值吗？为什么？不可以。现有知识无法求得交变电流在一个周期内产生的热量。幻灯显示

5．试电笔上的氖管，起辉电压86.6V，若将其接在电压为70.7V频率为50Hz的交流电路，氖管能发光吗？在1秒内有多少时间发光？

①70.7V是什么电压？

该交流电压最大值为多少？周期又为多少？ ②交变电流的图象如何？表达式如何？ 70.7V是有效值

氖管会发光

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解

作出交变电流的U-t图 U＝Umsinωt＝100sinl00πt伏设电压为70.7V对应时刻为t1代入公式即 70.7V＝100sin100πt1 t1＝0.0025s 由图象对称性知，氖管发光时间为Δt＝4(t1-0)＝0.01s

五、总结、扩展

1．全面详细描述交变电流的公式和图像、最大值、有效值、周期、频率等物理量是描述交变电流某一方面的特性的。

2．由图象和公式均可求出最大值、周期、有效值、频率等物理量。反之，由最大值、周期等也可求出交变电流的公式及图象。

3．思考题

这种图象的交变电压有效值能求吗？

六、板书设计

第二节

表征交变电流的物理量

1．表征文变电流变化快慢物理量周期T(s)频率(Hz)角速度ω(弧度/秒)转速n(转/秒)

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2．表征交变电流大小物理量瞬时值 e i u 最大值εm Im Um 有效值ε I U

有效值

让交流电和直流电在相同的时间内通过相同的电阻产生相同的热量

篇2：2011高考物理总复习教案交变电流

(1)交流电：大小和方向均随时间作周期性变化的电流。

方向随时间变化是交流电的最主要特征。

(2)交流电的产生

①平面线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴转动时，线圈中就会产生按正弦规律变化的交流电，这种交流电叫正弦式交流电。

②中性面：垂直于磁场的平面叫中性面。线圈位于中性面时，穿过线圈的磁通量，但磁通量的变化率为零，此位置线圈中的感应电动势为零，且每经过中性面一次感应电流的方向改变一次。线圈每转一周，两次经过中性面，感应电流的方向改变两次。

(3)正弦式交流电的变化规律：

篇3：2011高考物理总复习教案交变电流

“交变电流”一章是电磁感应现象中的一个典型应用, 是该部分知识的提高和升华, 它与电路、电磁场、电磁波联系紧密, 更与工农业生产和日常生活紧密结合, 在实际生活和生产中有着广泛的应用.在《课程标准》中规定:能尝试运用有关的物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题;尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题;有将物理知识应用于生活和生产实践的意识, 勇于探究与日常生活有关的物理学问题等都是课程的具体目标.因此, 在近几年的全国各地高考试题中都在努力尝试体现“从生活到物理, 从物理到社会”的课改理念, 特别在以“交变电流”这一与生活息息相关的情境为背景下, 命题的频度明显增加, 2012年全国各地高考在本章的命题达到峰值, 几乎都有涉及, 使得本章知识在高考命题中成为新宠.命题的着眼点遍布本章的绝大部分知识要点, 并出现了一些新颖的考查方式和创造性的试题.围绕高考这一指挥棒, 细细品读这些考题的立意、命题方式和着眼点以及考点的知识分布, 对今后高三总复习的高效复习将大有裨益.为此, 本文对本章知识要点、命题特点及复习重点略作探讨, 以飨读者.

1 正弦式交变电流的产生及规律———重获新宠

1.1 知识要点

交变电流的产生:矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动而产生.

交变电流的图象:在直角坐标系中, 横轴表示线圈转动经过的时间t (或表示线圈平面跟中性面的夹角ωt) , 纵轴表示感应电动势e (或感应电流i) , 则e=Emsinωt (或i=Imsinωt) 的函数图象如图1所示.由图象可以读出:峰值、周期以及任意时刻电流或电动势的瞬时值;可判断出线圈转动的起始位置、特殊时刻线圈磁通量最大或最小及其变化率是否为零以及e、i方向改变的时刻等.

1.2 真题佐证

题1. (2012·安徽卷第23题) 图2是交流发电机模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中, 有一矩形线图abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动, 由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕O转动的金属圈环相连接, 金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触, 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图3是线圈的俯视图, 导线ab和cd分别用它们的横截面来表示.已知ab长度为L1, bc长度为L2, 线圈以恒定角速度ω逆时针转动. (只考虑单匝线圈)

(1) 线圈平面处于中性面位置时开始计时, 试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;

(2) 线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时, 如图4所示, 试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;

(3) 若线圈电阻为r, 求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热. (其他电阻均不计)

(1) 线圈切割磁感线时, 感应电动势的大小Em;

(2) 线圈切割磁感线时, bc边所受安培力的大小F;

(3) 外接电阻上电流的有效值I.

点评:以上两考题均以交变电流的产生为核心而延伸出对交变电流的函数表达式、最大值、有效值、安培力以及电功、电热的考查, 而且题设背景熟悉, 易于上手.多年来, 交变电流的产生及规律出现在计算题中, 实属罕见, 重新得到宠爱, 因此在复习中切不可对本知识轻描淡写、一带而过, 应引起重视.在解决正弦交变电流产生过程的问题中, 要做到“情、数、形”三者相统一.“情”就是物理情景, 即线圈在磁场中转动的情形;“数”就是用数学表达式表示交变电流的产生过程;“形”就是用图象表示交变电流的产生过程.在这三者之中已知其一, 便知其二.

2 正弦式交变电流的“四值”及其应用———重在基础

2.1 知识要点

瞬时值:反映不同时刻交变电流的大小和方向.如瞬时电流的表达式为i=Imsinωt.

峰值:反映交变电流大小的变化范围, 当线圈平面与磁感线平行时线圈电动势最大 (此时的电流和电压也达到最大值) .

2.2 真题佐证

题3. (2012·广东卷第19题) 某小型发电机产生的交变电动势为e=50sin100πt (V) , 对此电动势, 下列表述正确的有 ()

B.频率是100Hz

D.周期是0.02s

点评:通过以上两考题可以看出, 重视基础知识的扎实有效复习至关重要.只要把交变电流的“四值”等基础知识的含义领悟透彻, 应用娴熟, 此类考题均能信手拈来, 极易得分.一般而言, 常从图象或瞬时值表达式入手, 得出交流电的最大值、有效值, 然后再按照电路知识解决相关问题.只不过部分电路和闭合电路的有关公式仍适用于正弦交流电路, 应用时需分清电源 (如发电机) 和外电路、电动势和路端电压等.

3 理想变压器及其应用———备受青睐

3.1 知识要点

变压器的工作原理:互感现象是变压器工作的基础.

理想变压器:忽略铁损、铜损和磁损的变压器, 其输入功率等于输出功率, 即P1=P2.

3.2 真题佐证

题5. (2012·山东卷第18题) 如图6甲所示是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交变电压, 并加在一理想变压器的原线圈上, 变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.V为交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时, 就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是 ()

A.电压表的示数等于5V

题6. (2012·福建卷第14题) 如图7所示, 理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt, 副线圈电路中R0为定值电阻, R是滑动变阻器.V1和V2是理想交流电压表, 示数分别用U1、U2表示;A1、A2是理想交流电流表, 示数分别用I1、I2表示.下列说法正确的是 ()

A.I1`和I2表示电流的瞬间值

B.U1和U2表示电压的最大值

C.滑片P向下滑动过程中, U2不变、I1变大

D.滑片P向下滑动过程中, U2变小、I1变小

点评:除上面两题外, 还有“2012年全国新课标卷第17题”, “2012年海南卷第4题”.以上各考题考查的核心是我们熟悉的理想变压器的工作原理, 其中, 题6是理想变压器的动态分析问题.从命题的数量上足见, 对“理想变压器”知识的考查备受各地高考命题专家的青睐, 应引起足够的重视.而解决理想变压器问题常见的思路有: (1) 电压思路, 即变压器原、副线圈的电压之比为U1/U2=n1/n2; (2) 功率思路, 即理想变压器的输入、输出功率为P入=P出, 即P1=P2; (3) 电流思路, 即由I=P/U知, 对只有一个副绕组的变压器有I1/I2=n2/n1; (4) 变压器动态问题制约思路为:

4 远距离高压输电———命题热点

4.1 知识要点

输电线的功率损失:电流流过输电线而发热, 从而损失电功率.若输送电功率为P, 输电电压为U, 输电线的总长度为L, 横截面积为S, 电阻率为ρ, 则输电线上的功率损失可表示为

4.2 真题佐证

点评:该考题是较为常规的远距离电能输送问题, 涉及升压变压器和降压变压器及能损的有关计算, 特别是对整个电能输送网络图要有比较清晰的理解和认识.解决电能输送问题要掌握好两个关系: (1) 输电过程中电压关系, U出=U损+U用, 其中U出是升压变压器的副线圈上的电压, U损是输电线上损失电压, U用是降压变压器原线圈电压; (2) 功率关系, P出=P损+P用.

我们知道, 高压交流输电与变压器密不可分, 是中学物理中理论联系实际的典型案例.而今, 倡导低碳生活、绿色能源、节能减排等已成为社会的热点话题, 而电能的输送问题恰是节能减排的典型案例, 因此, 这些热点话题势必成为今后高考命题的新热点, 应引起足够重视.

通过对2012年高考“交变电流”的命题特点透视, 对今后有关交变电流知识的有效复习提三点建议:

1.坚定不移地抓常规题型的演练是高效复习的保证.从各地高考试卷来看, 打破该章内容以选择题为主的统治地位, 计算题也开始受宠加盟.但不管是何种题型, 均本着最基本的物理模型、较低的起点和极易上手的特点来考查考生对知识的理解、运用等基本技能.为此, 在总复习中, 坚决唾弃毫无筛选的题海战术, 让偏题、怪题、难题和我们说再见, 把主要精力投放到基本题型的训练中来, 掌握方法, 培养技能, 以不变应万变.

2.夯实双基是有效复习的核心.该部分知识需要深入理解各核心概念的内涵和外延以及熟练应用各个物理规律, 特别是要掌握理想变压器的工作原理、电流及电压的变比关系、能量守恒、电路分析以及远程高压输电中减小能耗方法等 (因为该部分内容命题频度最高) , 脚踏实地弄懂每个知识点, 切实掌握解决问题和灵活处理问题的技能与方法.

3.吃透考试说明和教学要求是减负增效的关键.目前, 随着自主命题省份越来越多, 各省都相应出台了符合本省特点的考试说明和教学要求.譬如, 江苏省对变压器的要求是Ⅱ级, 而教学要求特别强调“只要求对原、副线圈各只有一组的理想变压器进行简单计算, 对变压器原线圈与其他电器串联的问题不作要求”.其实, 从上述例题可以看到, 各省的命题要求与江苏卷的命题要求基本一致, 均严格体现了这一要求.如此一来, 对于变压器有两组或两组以上的副线圈问题、原线圈中串接有用电器问题、对“日”字型变压器问题等都不应作为复习的重点内容, 而是供有兴趣的学生自行研讨, 复习的重点应放在原副线圈各一组的“回”字型理想变压器上, 否则, 脱离了考试说明和教学要求, 凭经验论、老思维、旧套路, 眉毛胡子一把抓, 势必苦了学生累了自己, 复习的实效性大打折扣.因此, 在高三复习过程中, 吃透考试说明, 精准把握各知识点的教学要求, 严格控制难度, 不越雷池半步, 使减负增效真正落到实处, 惠及广大师生.

篇4：2011高考物理总复习教案交变电流

交变电流教案

在教师指导下的启发式教学.●教学用具

电源、电容器、灯泡“6 V 0.3 A”、幻灯片、手摇发电机.●课时安排 1课时

●教学过程

一、引入新课［师］上节课讲了矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交流电.如何描述交流电的变化规律呢？

［生1］可以用公式法描述.从中性面开始计时，得出瞬时电动势：e=Emsinω t 瞬时电流：i=Imsinω t.瞬时电压：u=Umsinω t.其中Em=NBSω

［生2］可以用图象法描述.如图所示：

［师］交流电的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面.这节课我们学习表征正弦交流电的物理量.二、新课教学

1.交变电流的最大值（Em,Im,Um）［师］交变电流的最大值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度.［演示］电容器的耐压值.将电容器（8 V，500 μF）接在学生电源上充电，接8 V电压时电容器正常工作，接16 V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声.［师］从这个实验中可以发现：电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值,电容器可能被击穿.但是交流电的最大值不适于表示交流电产生的效果，在实际中通常用有效值表示交流电流的大小.2.有效值（E、I、U）

［演示］如下图所示，将两只“6 V、0.3 A”的小电珠A、B，一个接在6 V的直流电源上，一个接在有效值为6 V的交流电源上，观察灯的亮度.

交变电流教案

［生］两灯的亮度相同.［师］让交流电和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交流电的有效值.通常用大写字母U、I、E表示有效值.3.正弦交流电的有效值与最大值的关系

［师］计算表明，正弦交流电的最大值与有效值有以下关系：

I=Im2=0.707Im

Um2=0.707Um

［强调］

（1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值.（2）交流电表（电压表或电流表）所测值为有效值.（3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值.4.周期和频率

［师］请同学们阅读教材，回答下列问题：（1）什么叫交流电的周期？（2）什么叫交流电的频率？（3）它们之间的关系是什么？

（4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？

［生1］交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示.［生2］交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示.［生3］T=1 f［生4］我国使用的交流电频率f=50 Hz,周期T=0.02 s.［师］有个别欧美国家使用交流电的频率为60 Hz.5.例题分析［投影］

［例1］表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为

A.52A C.3.52 A

B.5 A D.3.5 A

交变电流教案

解析：设交变电流的有效值为I，据有效值的定义，得 I2RT=（42）2RTT+（32）2R 22解得I=5 A 综上所述应选择B.［投影］

［例2］交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈在B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以接电阻9 Ω，如图所示.求：

100r/s转速匀速转动，外

（1）电压表读数；（2）电阻R上电功率.解析：（1）线圈在磁场中产生： Em=NBSω=50×0.2×0.4×0.2×I=

100×2π V=160 V Em2(Rr)160210 A=82 A U=IR=722 V101.5 V（2）P=UI=722×82 W=1152 W

三、小结

本节课主要学习了以下几个问题：

1.表征交变电流的几个物理量：最大值、有效值、周期、频率.2.正弦式交流电最大值与有效值的关系： I=Im2,U=Um2.3.交流电的周期与频率的关系：T=

四、作业（略）

五、板书设计

1.f

交变电流教案

六、本节优化训练设计

1.把220 V的正弦式电流接在440 Ω电阻两端，则该电阻的电流峰值 A.0.5 A C.22 A

B.0.52 A D.A 2.电路如图所示，交变电流电源的电压是6 V，它跟电阻R1、R2及电容C、电压表一起连成如图电路.忽略电源内阻，为保证电容器不击穿，电容器耐压值U2和电压表示数U1分别为

A.U1=62 V C.U1=6 V

B.U2=6 V

D.U2≥62V 3.两个相同电阻分别通以下图两种电流，则在一个周期内产生的热量QA∶QB=_______.4.关于正弦式电流的有效值，下列说法中正确的是 A.有效值就是交流电在一周期内的平均值

B.交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的

C.在交流电路中，交流电流表和交流电压表的示数表示的都是有效值 D.对于正弦式电流，最大值的平方等于有效值平方的2倍参考答案：

1.B 2.CD 3.1∶2 4.BCD

●备课资料

1.如何计算几种典型交变电流的有效值？答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻，交变电流教案

如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值.解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种：（1）正弦式交流电的有效值

此类交流电满足公式e=Emsinω t,i=Imsinω t

它的电压有效值为E=

Em2，电流有效值I=

Im2

对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念.下面介绍几种典型交流电有效值的求法.（2）正弦半波交流电的有效值

若将右图所示的交流电加在电阻R上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电时的1/2，即U半2

U1UT11T/R=（全），而U全=m，因而得U半=Um，同理得I半=Im.R22222（3）正弦单向脉动电流有效值

因为电流热效应与电流方向无关，所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同，即U=（4）矩形脉动电流的有效值

Um2，I=

Im2.如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电，当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当

U矩tt于直流电产生热量的，这里t是一个周期内脉动时间.由I矩2RT=（）Im2RT或（）

RTT2utt11ttT=（m）T,得I矩=Im，U矩=Um.当=1/2时，I矩=Im，U矩=Um.TT22RTT（5）非对称性交流电有效值

交变电流教案

假设让一直流电压U和如图所示的交流电压分别加在同一电阻上，交变电流在一个周UTUT期内产生的热量为Q1=12，直流电在相等时间内产生的热量

R2R222U2Q2=T，根据它们的热量相等有

RU1TU2T得 R2RU=2112222(U1U2)，同理有I=(I1I2).222.一电压U0=10 V的直流电通过电阻R在时间t内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同，则该交流电的有效值为多少？

解：根据t时间内直流电压U0在电阻R上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U在电阻R/2上产生的热量相同，则

UoUU2tt,所以U052V R(R/2)23.在图示电路中，已知交流电源电压u=200sin10πt V，电阻R=10 Ω，则电流表和电压表读数分别为 2

A.14.1 A,200 V

B.14.1 A,141 V C.2 A,200 V

D.2 A,141 V 分析：在交流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值，所以电压表示数为 u=2002 V=141 V，电流值i=

篇5：表征交变电流的物理量物理教案

3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量．

教学重点：表征交流电的几个物理量，特别是“有效值”

教学难点：有效值的理解

教学方法：启发式综合教学法

教学用具：幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、

教学过程：

一、知识回顾

（一）、交变电流：

大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流．如图所示（b）、（c）、（e）所示电流都属于交流，其中按正弦规律变化的交流叫正弦交流．如图（b）所示．而（a）、(d)为直流，其中（a）为恒定电流．

（二）、正弦交流的产生及变化规律．

1、产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的．即正弦交流．

2、中性面：匀速旋转的线圈，位于跟磁感线垂直的平面叫做中性面．这一位置穿过线圈的磁通量最大，但各边都未切割磁感线，或者说这时线圈的磁通量变化率为零，线圈中无感应电动势．

3、规律：

（1）函数表达式：匝面积为的线圈以角速度转动，从中性面开始计时，则．用表示峰值 ,则在纯电阻电路中，

电流：．

电压：．

（2）图象表示：

二、新课教学：

1、表征交变电流大小物理量

①瞬时值：对应某一时刻的交流的值，用小写字母表示，，，．

②峰值：即最大的瞬时值用大写字母表示， , ，．

注意：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线方向的轴匀速转动时，所产生感应电动势的峰值为，即仅由匝数，线圈面积，磁感强度和角速度四个量决定．与轴的具体位置，线圈的形状及线圈是否闭合都是无关的．

③有效值：

ⅰ、意义：描述交流电做功或热效应的物理量

ⅱ、定义：跟交流热效应相等的恒定电流的值叫做交流的有效值．

ⅲ、正弦交流的有效值与峰值之间的关系是；。

注意：正弦交流的有效值和峰值之间具有；的关系，非正弦（或余弦）交流无此关系，但可按有效值的定义进行推导，如对于正负半周最大值相等的方波电流，其热效应和与其最大值相等的恒定电流是相同的，因而其有效值即等于其最大值．即．

ⅳ、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值；交流电流表和交流电压表的读数是有效值．对于交流电若没有特殊说明的均指有效值．ⅴ、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值．

④峰值、有效值、平均值在应用上的区别．

峰值是交流变化中的某一瞬时值，对纯电阻电路来说，没有什么应用意义．若对含电容电路，在判断电容器是否会被击穿时，则需考虑交流的峰值是否超过电容器的耐压值．

交流的有效值是按热效应来定义的，对于一个确定的交流来说，其有效值是一定的．而平均值是由公式确定的，其值大小由某段时间磁通量的变化量来决定，在不同的时间段里是不相同的．如对正弦交流，其正半周或负半周的平均电动势大小为：而一周期内的平均电动势却为零．在计算交流通过电阻产生的热功率时，只能用有效值，而不能用平均值．在计算通过导体的电量时，只能用平均值，而不能用有效值．

篇6：《描述交变电流的物理量》教案2

课型: 新授课授课人：余焱红教材分析

与恒定电流不同，由于交变电流的电压、电流等大小和方向都随时间做周期性变化，需要用一些特殊的物理量来描述它在变化中不同方面的特性，本节主要介绍这样一些物理量。教学目标

一、知识与技能

1、知道交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度ω的关系。

2、知道交变电流和电压的最大值、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。

二、过程与方法

1、用等效的方法得出描述交变电流的有效值。

2、学会观察实验，分析图象，由感性认识到理性认识的思维方式。

三、情感态度与价值观

1、通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。

2、联系日常生活中的交变电流知识，培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识，鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。教学重点难点

重点：周期、频率的概念，有效值的概念和计算

难点：有效值的概念和计算教学方法

诱思探究教学法

教学过程

一、复习引入新课(一)交变电流

大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。(二)正弦交流的产生及变化规律。

1．产生：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生的交流是随时间按正弦规律变化的。即正弦交流。

2．规律：

(师生互动复习上一课所学的内容)[教师指出] 我们在前一节课已经学习了正弦交变电流的最大值和瞬时值，知道线圈转动一整圈，交变电流就完成一个周期性变化。这说明，线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，出了这两个量以外还要用哪些量来描述交变电流呢？

（复习引入时间5分钟左右）

二、讲解新课

首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？

1．交变电流的周期和频率。(1)周期：

(2)频率：(3)周期和频率的关系是：

(启发式提问:我们以前学过那种典型的周期性运动？在周期和频率的定义上有什么区别和联系。通过与匀速圆周运动的比较，让学生感受物理规律内在的和谐与同一性。)

2．交变电流的峰值和有效值(1)交变电流峰值（Im、Em、Um）：(2)交变电流有效值（I、E、U）：

(结合［思考与讨论］进行自主探究式学习，放手让学生思考与讨论，找学生说出自己的分析思路。教师再略做点评。最后由学生独立完成该题。在自主学习过程中让学生体会研究物理问题的一个重要思想——等效思想的应用。)（学生探究讨论5-10分钟）

3、交变电流的相位

（新课教学时间20分钟左右）

三、随堂练习

（通过练习加深对相关概念的理解和应用）

四、课堂小结

（由学生完成课堂小结，教师做补充）

五、作业

附板书设计

１．交变电流的周期和频率

（1）周期：（2）频率：

（3）周期和频率的关系：２．交变电流的有效值交变电流有效值（I、E、U）： 1）有效值：

篇7：2011高考物理总复习教案交变电流

与恒定电流不同，由于交变电流的电压、电流等大小和方向都随时间做周期性变化，需要用一些特殊的物理量来描述它在变化中不同方面的特性，本节主要介绍这样一些物理量。

一、学习要求

1.知道交变电流的周期和频率，知道我国供电线路交变电流的周期频率.2.知道交变电流和电压的峰值，有效值及其关系.3、会用图象和函数表达式描述正弦交变电流。

二、教材重点

交变电流的有效值

三、教材难点

一般电流有效值的求解

四、教学资源

通过思考讨论，使学生明白，从电流热效应上看，交流电产生的效果可以与某地恒定电流相等，由此引入有效值的概念.1.定义：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的值(I或U)叫做这个交流的有效值.课本第一次明确地用一个周期T来定义有效值，使得有效值的概念更加准确.2.正弦交变电流的有效值与峰值的关系

这一关系只对正弦式电流成立，对其它波形的交变电流一般不成立.其它波形的交变电流的有效值就根据有效值的定义去求解。

3.几点说明：

①各种使用交变电流的电器设备上所标的额定电压、额定电流均指有效值;

② 交流电压表和交流电流表所测量的数值也都是有效值;

③将电容器接入交流电路中，其耐压值应不小于交变电流的最大值，但熔丝的选择应据有效值来确定其熔断电流;

④一般情况下所说的交变电流的数值，若无特别说明，均指有效值。

4.有效值与平均值的区别：交变电流的有效值是按照电流的热效应来规定的，对一个确定的交变电流，其有效值是一定的，而平均值是由来确定的，其数值大小与时间间隔有关。在计算交变电流通过导体产生的热量、热功率时，只能用有效值，而不能用平均值;在计算通过导体截面的电量时，只能用交变电流的平均值，即q = t。

典型例题

例：如图边长为L的单匝正方形线框，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框电阻为R，当线框绕ab边从图示位置以角速度匀速转过的过程中，求

(1)外力所做的功;

(2)流过线框导线截面的电量

[析] 外力所做的功，即线框中产生的热量。应据线圈产生电动势的有效值求热量。一般是先求最大值，再求有效值。

线框转过的过程中，线圈内产生的电动势最大值为：

篇8：2011高考物理总复习教案交变电流

［课时安排］1课时［教学目标］：

（一）知识与技能

1.知道三相交变电流是如何产生的.2.知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势最大值和周期都相同，但它们不是同时达到最大值（或零）.3.知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压.（二）过程与方法

1.理解三相交变电流产生及其规律.2.会用电表判定火线和零线，同时培养学生理论联系实际、应用物理知识解决实际问题的能力.（三）情感、态度与价值观

1.培养学生理论联系实际的科学素质.2.使学生体会科技对社会发展的巨大推动.［教学重点］：三相交变电流的产生及输送方式；［教学难点］：三相交流电的连接方式［教学器材］：三相交流发电机模型、导线、小灯泡（3个、相同）、测电表、CAI课件、交流电流表

［教学方法］：讲授、演示实验［教学过程］

（一）引入新课

［师问］交变电流是如何产生的？

［生答］一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生.［师问］矩形线圈转到什么位置时线圈中的电流最大？

［生答］线圈平面平行磁力线时最大，而线圈平面垂直磁力线时I=0.［师问］三个完全相同的矩形线圈成一定夹角固定在同一转轴上，并使它们在匀强磁场中转动，这三个线圈是否产生感应电动势？为什么？［生答］因穿过每个线圈的磁通量都发生变化，故产生E感.（二）新课教学一、三相交流电产生

篇9：2011高考物理总复习教案交变电流

三维教学目标

1、知识与技能

（1）理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系；

（2）理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。

2、过程与方法:能应用数学工具描述和分析处理物理问题。

3、情感、态度与价值观:让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情。

教学重点:交变电流有效值概念。教学难点:交变电流有效值概念及计算。教学方法:实验、启发。

教学手段:多媒体课件、电源、电容器、灯泡“6 V，0.3 A”、幻灯片、手摇发电机。教学过程：

（一）引入新课

交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面。这节课我们学习表征正弦交变电流的物理量。

（二）进行新课

1、周期和频率

阅读教材回答：

（1）什么叫交变电流的周期？（2）什么叫交变电流的频率？（3）它们之间的关系是什么？

（4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？

答：交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示。交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示。T=变电流频率f=50 Hz，周期T=0.02 s。

1, 我国使用的交f

2、交变电流的峰值（Em，Im，Um）

交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。演示：电容器的耐压值

将电容器（8 V，500μF）接在学生电源上充电，接8 V电压时电容器正常工作，接16 V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声。

电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值，电容器可能被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实际中通常用有效值表示交变电流的大小。

0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s这四个阶段电流大小不变化，分别计算出热量，2然后加起来。由QIRt解得Q10.2J；Q21.2J；Q31.2J；Q40.2J 所以，1s内电阻R中产生的热量为 Q0.21.21.20.22.8J 2由QIRt解得，IQ2.8A=1.67A Rt

3、有效值（E、I、U）

篇10：2011高考物理总复习教案交变电流

教学目的1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。2．理解感抗的概念和影响感抗大小的因素。

3．知道交变电流能通过电容器，知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。4．理解容抗的概念和影响容抗大小的因素。教学重点

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。教学难点

交变电流能够通过电容器的本质。教具

学生电源、电池组、电感线圈、小灯泡、电容器、导线若干。教学过程

一、创设情境，导入新课

设问：交流电与直流电的区别是什么？实验：激发学生的学习兴趣。

二、自主、合作、探究

(一)电感对交变电流的阻碍作用

画出三个实验电路图，请学生连接实验电路图(1)

(2)

(3)

(1)(2)(3)三个电路图中交流电源与直流电源的电动势相同，线圈与滑动变阻器阻值相同。A1、A2、A3为三个完全相同的小灯泡。闭合电键，让学生观察A1、A2、A3亮度。

教师提问：观察A1、A2、A3亮度情况

学生回答实验现象：A1、A2亮度相同，A3较暗。教师提问：这说明什么？

学生回答：这表明电感对直流电没有阻碍作用，对交流电有阻碍作用。教师引入：那为什么会发生这种现象呢？

教师点拨：上一章我们学习了一种特殊的电磁感应现象——自感现象。(让学生回想自感现象)学生回答：自感现象是由于导体本身的电流发生变化，而产生的电磁感应现象。

教师点拨：本实验中当线圈通入交变电流时，线圈中的电流大小和方向时刻变化，在线圈中会产生自感电动势阻碍电流变化。

板书：电感对交变电流的阻碍作用大小，用感抗来表示。

思考提高：感抗的大小与哪些因素有关。看课本37页，找学生回答。感抗的大小总与线圈的自感系数和交流电的频率有关。线圈自感系数越大，交变电流频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，感抗也就越大。

(二)感抗的应用

学生看课本37页，关于低频扼流圈的部分，总结其构造：线圈绕在铁芯上，匝数多，自感系数大，电阻较小。

作用：通直流，阻交流。

看课本37页关于高频扼流圈的部分，总结：(1)构造：线圈绕在铁氧体芯上或空心，匝数少，自感系数小。(2)作用：通低频，阻高频。学以致用

1．如图，白炽灯和电感线圈串联后接在交流电源的两端，当交流电源的频率增加时„()

A．线圈感抗增加 B．线圈感抗减少 C．电灯变暗 D．电灯变亮答案：AC(三)电容对交变电流的作用

画出两个实验电路图，让学生连接实验电路图。

(1)(2)两个电路中交流电源与直流电源电动势相同，A1、A2、为两个完全相同的小灯泡，闭合电键，让学生观察A1、A2、的亮暗情况。

教师：实验现象是什么？学生：A1不亮，A2亮。教师：说明什么？

学生：A1不亮说明直流不能通过电容器，A2亮说明交流电可以通过电容器。自主探究：为什么会出现这种现象？

学生看书总结：电容器有“通交流，隔直流”的作用。交流电可以通过电容器实质是电容器交替进行充放电，导致导线中有电流通过电灯，则灯亮。

画出两个实验电路图，让学生连接实验电路图。

教师：比较A1、A2亮度情况。

学生：A1比A2暗，则电容对交流有阻碍作用，电容对交流的阻碍作用的大小，用容抗表示。

总结：影响容抗大小的因素，看课本38页，交流电的频率和电容器的电容大小，电容器的电容越大，交流的频率越高，电容器对交流的阻碍作用就越小，容抗越小。

学以致用

在图中所示的电路中，C为电容器，R为灯泡，电流总内阻为零，电压表内阻无穷大，若保持交流电源的电压的有效值不变，只将电源频率增大，下列说法中正确的有()

A．电流表示数增大 B．电压表示数增大 C．灯泡变亮 D．灯泡变暗答案：AC

三、总结

篇11：高二物理三相交变电流知识点总结

三相交变电流在高中的物理考试中考察得并不多，但是对于物理三相交变电流知识点大家千万不要放弃，希望大家可以取得优异的成绩。

1、三相交变电流的产生：互成120°角的线圈在磁场中转动，三组线圈各自产生交变电流.2、三相交变电流的特点：最大值和周期是相同的.三组线圈到达最大值(或零值)的时间依次落后1/3周期.3、电工学中分别用黄、绿、红三种颜色的线为相线(火线)，黑色线为中性线(零线)。三组线圈产生三相交变电流可对三组负载供电，那么三组线圈和三个负载是怎样连接的呢?

4、端线、火线和中性线、零线.从每个线圈始端引出的导线叫端线，也叫相线，在照明电路里俗称火线.从公共点引出的导线叫中性线，照明电路中，中性线是接地的叫做零线.5、相电压和线电压.端线和中性线之间的电压叫做相电压(U相)(即每一个线圈两端电压).两条端线之间的电压叫做线电压(U线)(即2个线圈首端电压).我国日常电路中，相电压是220V、线电压是380V.6、三相AC的有关计算(其中w为线圈旋转角速度，Em为交压最大值)。

e1=Em*sin(wt)

e2=Em*sin(wt+2π/3)

e3=Em*sin(wt-2π/3)

篇12：2011高考物理总复习教案交变电流

思想方法提炼

带电粒子在某种场(重力场、电场、磁场或复合场)中的运动问题，本质还是物体的动力学问题

电场力、磁场力、重力的性质和特点：匀强场中重力和电场力均为恒力，可能做功；洛伦兹力总不做功；电场力和磁场力都与电荷正负、场的方向有关，磁场力还受粒子的速度影响，反过来影响粒子的速度变化.

一、安培力

1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力.【说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力.2.安培力的计算公式：F=BILsin；通电导线与磁场方向垂直时，即 = 900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即=00，此时安培力有最小值，Fmin=0N；0°＜＜90°时，安培力F介于0和最大值之间.3.安培力公式的适用条件；

①一般只适用于匀强磁场；②导线垂直于磁场；

③L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端；如图所示，几种有效长度；

④安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；

⑤根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力.【说明】安培力的计算只限于导线与B垂直和平行的两种情况.二、左手定则

1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定.2.用左手定则判定安培力方向的方法：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向.3.安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平面.但B与I的方向不一定垂直.4.安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系

①已知I、B的方向，可惟一确定F的方向；

②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；

③已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定.三、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力.1.洛伦兹力的公式：F=qvBsin；

2.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，F=0；

3.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相垂直时，F=qvB;

4.只有运动电荷在磁场中才有可能受到洛伦兹力作用，静止电荷在磁场中受到的磁场对电荷的作用力一定为0；

四、洛伦兹力的方向

1.运动电荷在磁场中受力方向可用左手定则来判定；

2.洛伦兹力f的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即f总是垂直于B和v所在的平面.3.使用左手定则判定洛伦兹力方向时，若粒子带正电时，四个手指的指向与正电荷的运动方向相同.若粒子带负电时，四个手指的指向与负电荷的运动方向相反.4.安培力的本质是磁场对运动电荷的作用力的宏观表现.五、带电粒子在匀强磁场中的运动

1.不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动可分三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动.从运动形式可分为：匀速直线运动和变加速曲线运动.2.如果不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，带电粒子做匀速直线运动，是因为带电粒子在磁场中不受洛伦兹力的作用.3.如果不计重力的带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时，带电粒子做匀速圆周运动，是因为带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，只改变其运动方向，不改变其速度大小.4.不计重力的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r=mv/Bq;其运动周期T=2m/Bq(与速度大小无关).5.不计重力的带电粒子垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：带电粒子垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动(类平抛运动)；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动(匀速圆周运动)6.带电粒子在匀强磁场中做不完整圆周运动的解题思路：

(1)用几何知识确定圆心并求半径.因为F方向指向圆心，根据F一定垂直v，画出粒子运动轨迹中任意两点(大多是射入点和出射点)的F或半径方向，其延长线的交点即为圆心，再用几何知识求其半径与弦长的关系.(2)确定轨迹所对的圆心角，求运动时间.先利用圆心角与弦切角的关系，或者是四边形内角和等于360°(或2)计算出圆心角的大小，再由公式t=T/3600(或T/2 )可求出运动时间.六、带电粒子在复合场中运动的基本分析

1.这里所说的复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存的场.带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛伦兹力和重力的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要.2.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止.3.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动.4.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动.5.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理.七、电场力和洛伦兹力的比较

1.在电场中的电荷，不管其运动与否，均受到电场力的作用；而磁场仅仅对运动着的、且速度与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力的作用.2.电场力的大小F=Eq,与电荷的运动的速度无关；而洛伦兹力的大小f=Bqvsina，与电荷运动的速度大小和方向均有关.3.电场力的方向与电场的方向或相同、或相反；而洛伦兹力的方向始终既和磁场垂直，又和速度方向垂直.4.电场既可以改变电荷运动的速度大小，也可以改变电荷运动的方向，而洛伦兹力只能改变电荷运动的速度方向，不能改变速度大小.5.电场力可以对电荷做功，能改变电荷的动能；洛伦兹力不能对电荷做功，不能改变电荷的动能.6.匀强电场中在电场力的作用下，运动电荷的偏转轨迹为抛物线；匀强磁场中在洛伦兹力的作用下，垂直于磁场方向运动的电荷的偏转轨迹为圆弧.八、对于重力的考虑

重力考虑与否分三种情况.(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等一般不做特殊交待就可以不计其重力，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等不做特殊交待时就应当考虑其重力.(2)在题目中有明确交待的是否要考虑重力的，这种情况比较正规，也比较简单.(3)是直接看不出是否要考虑重力，但在进行受力分析与运动分析时，要由分析结果，先进行定性确定再是否要考虑重力.九、动力学理论：

(1)粒子所受的合力和初速度决定粒子的运动轨迹及运动性质；

(2)匀变速直线运动公式、运动的合成和分解、匀速圆周运动的运动学公式；

(3)牛顿运动定律、动量定理和动量守恒定律；

(4)动能定理、能量守恒定律.十、在生产、生活、科研中的应用：如显像管、回旋加速器、速度选择器、正负电子对撞机、质谱仪、电磁流量计、磁流体发电机、霍尔效应等等.正因为这类问题涉及知识面大、能力要求高，而成为近几年高考的热点问题，题型有选择、填空、作图等，更多的是作为压轴题的说理、计算题.分析此类问题的一般方法为：首先从粒子的开始运动状态受力分析着手，由合力和初速度判断粒子的运动轨迹和运动性质，注意速度和洛伦兹力相互影响这一特点，将整个运动过程和各个阶段都分析清楚，然后再结合题设条件，边界条件等，选取粒子的运动过程，选用有关动力学理论公式求解

常见的问题类型及解法.【例1】如图，在某个空间内有一个水平方向的匀强电场，电场强度，又有一个与电场垂直的水平方向匀强磁场，磁感强度B＝10T。现有一个质量m＝2×10-6kg、带电量q＝2×10-6C的微粒，在这个电场和磁场叠加的空间作匀速直线运动。假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁场，那么，当它再次经过同一条电场线时，微粒在电场线方向上移过了多大距离。（ｇ取10m／S2）【解析】题中带电微粒在叠加场中作匀速直线运动，意味着微粒受到的重力、电场力和磁场力平衡。进一步的分析可知：洛仑兹力f与重力、电场力的合力F等值反向，微粒运动速度V与f垂直，如图2。当撤去磁场后，带电微粒作匀变速曲线运动，可将此曲线运动分解为水平方向和竖直方向两个匀变速直线运动来处理，如图3。由图2可知：又：

解之得：

由图3可知，微粒回到同一条电场线的时间

则微粒在电场线方向移过距离【解题回顾】本题的关键有两点：

(1)根据平衡条件结合各力特点画出三力关系；(2)将匀变速曲线运动分解【例2】如图所示，质量为m，电量为q的带正电的微粒以初速度v0垂直射入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，刚好沿直线射出该场区，若同一微粒以初速度v0/2垂直射入该场区，则微粒沿图示的曲线从P点以2v0速度离开场区，求微粒在场区中的横向(垂直于v0方向)位移，已知磁场的磁感应强度大小为B.【解析】速度为v0时粒子受重力、电场力和磁场力，三力在竖直方向平衡；速度为v0/2时，磁场力变小，三力不平衡，微粒应做变加速度的曲线运动.当微粒的速度为v0时，做水平匀速直线运动，有: qE=mg+qv0B

①；

当微粒的速度为v0/2时，它做曲线运动，但洛伦兹力对运动的电荷不做功，只有重力和电场力做功，设微粒横向位移为s，由动能定理

(qE-mg)s=1/2m(2v0)2-1/2m(v0/2)

2②.将①式代入②式得qv0BS=15mv02/8，所以s=15mv0/(8qB).【解题回顾】由于洛伦兹力的特点往往会使微粒的运动很复杂，但这类只涉及初、末状态参量而不涉及中间状态性质的问题常用动量、能量观点分析求解

【例3】在xOy平面内有许多电子(质量为m，电量为e)从坐标原点O不断地以相同大小的速度v0沿不同的方向射入第一象限，如图所示，现加一个垂直于xOy平面的磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些电子穿过该磁场后都能平行于x轴向x轴正方向运动，试求出符合条件的磁场的最小面积. 【分析】电子在磁场中运动轨迹是圆弧，且不同方向射出的电子的圆形轨迹的半径相同(r=mv0/Be).假如磁场区域足够大，画出所有可能的轨迹如图所示，其中圆O1和圆O2为从圆点射出，经第一象限的所有圆中的最低和最高位置的两个圆，若要使电子飞出磁场平行于x轴，这些圆的最高点应是区域的下边界，可由几何知识证明，此下边界为一段圆弧将这些圆心连线(图中虚线O1O2)向上平移一段长度为r=mv0/eB的距离即图中的弧ocb就是这些圆的最高点的连线，应是磁场区域的下边界.；圆O2的y轴正方向的半个圆应是磁场的上边界，两边界之间图形的面积即为所求

图中的阴影区域面积，即为磁场区域面积

2(1)m2v012r22(r)422e2B2S=

【解题回顾】数学方法与物理知识相结合是解决物理问题的一种有效途径.本题还可以用下述方法求出下边界.设P(x,y)为磁场下边界上的一点，经过该点的电子初速度与x轴夹角为，则由图可知：x=rsin, y=r-rcos

得: x2+(y-r)2=r2

所以磁场区域的下边界也是半径为r，圆心为(0,r)的圆弧

【例4】如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E.一质量为m，电量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L.求此粒子射出的速度v和在此过程中运动的总路程s(重力不计).

【解析】由粒子在磁场中和电场中受力情况与粒子的速度可以判断粒子从O点开始在磁场中匀速率运动半个圆周后进入电场，做先减速后反向加速的匀变直线运动，再进入磁场，匀速率运动半个圆周后又进入电场，如此重复下去.

粒子运动路线如图3-11所示，有L=4R ① 粒子初速度为v，则有qvB=mv2/R ②，由①、②可得v=qBL/4m

③.设粒子进入电场做减速运动的最大路程为L，加速度为a, 则有v2=2aL ④，qE=ma，⑤ 粒子运动的总路程s=2R+2L.⑥ 由①、②、③、④、⑤、⑥式，得:s=L/2+qB2L2/(16mE).【解题回顾】把复杂的过程分解为几个简单的

过程，按顺序逐个求解，或将每个过程所满足的规律公式写出，结合关联条件组成方程，再解方程组，这就是解决复杂过程的一般方法另外，还可通过开始n个过程的分析找出一般规律，推测后来的过程，或对整个过程总体求解将此题中的电场和磁场的空间分布和时间进程重组，便可理解回旋加速器原理，并可用后一种方法求解.

【例5】电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横载面的流体的体积)为了简化，假设流量计是如图3-12所示的横载面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接(图中虚线)图中流量计的上、下两面是金属材料，前、后两面是绝缘材料，现将流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值，已知流体的电阻率，不计电流表的内阻，则可求得流量为多大? 【解析】导电流体从管中流过时，其中的阴阳离子会受磁场力作用而向管的上下表面偏转，上、下表面带电后一方面使阴阳离子又受电场力阻碍它们继续偏转，直到电场力与磁场力平衡；另一方面对外接电阻来说，上、下表面相当于电源，使电阻中的电流满足闭合电路欧姆定律.设导电流体的流动速度v，由于导电流体中正、负离子在磁场中的偏转，在上、下两板上积聚电荷，在两极之间形成电场，当电场力qE与洛伦兹力qvB平衡时，E=Bv，两金属板

上的电动势E′=Bcv，内阻r=c/ab，与R串联的电路中电流:I=Bcv/(R+r)，v=I(R+ c/ab)/Bc；

流体流量:Q=vbc=I(bR+c/a)/B 【解题回顾】因为电磁流量计是一根管道，内部没有任何阻碍流体流动的结构，所以可以用来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量它还具有测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套等优点可见，科技是第一生产力.本题是闭合电路欧姆定律与带电粒子在电磁场中运动知识的综合运用这种带电粒子的运动模型也称为霍尔效应，在许多仪器设备中被应用.如速度选择器、磁流体发电机等等.【例6】如图所示，匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向外.某一时刻有一质子从点(L0，0)处沿y轴负向进入磁场；同一时刻一α粒子从点(-L0，0)进入磁场，速度方向在xOy平面内.设质子质量为m，电量为e，不计质子与α粒子间相互作用.(1)如果质子能够经过坐标原点O，则它的速度多大?

(2)如果α粒子第一次到达原点时能够与质子相遇，求α粒子的速度.【解析】带电粒子在磁场中的圆周运动的解题关键是其圆心和半径，在题目中如能够先求出这两个量，则解题过程就会变得简洁，余下的工作就是利用半径公式和周期公式处理问题.(1)质子能够过原点，则质子运动的轨迹半径为R=L0/2，再由r=mv/Bq,且q=e即可得：

v=eBL0/2m；此题中还有一概念，圆心位置一定在垂直于速度的直线上，所以质子的轨迹圆心一定在x轴上；

(2)上一问是有关圆周运动的半径问题，而这一问则是侧重于圆周运动的周期问题了，两个粒子在原点相遇，则它们运动的时间一定相同，即tα=TH/2，且α粒子运动到原点的轨迹为一段圆弧，设所对应的圆心角为，则有 tα=2m/2Be，可得=/2, 则α粒子的轨迹半径R=L0/2=4mv/B2e, 答案为v= eBL0/(4m)，与x轴正方向的夹角为/4，右向上；

事实上α粒子也有可能运动3T/4时到达原点且与质子相遇，则此时质子则是第二次到原点，这种情况下速度大小的答案是相同的，但α粒子的初速度方向与x轴的正方向的夹角为3/4，左向上；

【解题回顾】类似问题的重点已经不是磁场力的问题了，侧重的是数学知识与物理概念的结合，此处的关键所在是利用圆周运动的线速度与轨迹半径垂直的方向关系、弦长和弧长与圆的半径的数值关系、圆心角与圆弧的几何关系来确定圆弧的圆心位置和半径数值、周期与运动时间.当然r=mv/Bq、T=2m/Bq两公式在这里起到一种联系作用.【例7】如图所示，在光滑的绝缘水平桌面上，有直径相同的两个金属小球a和b，质量分别为ma=2m,mb=m，b球带正电荷2q，静止在磁感应强度为B的匀强磁场中；不带电小球a 以速度v0进入磁场，与b球发生正碰，若碰后b球对桌面压力恰好为0，求a球对桌面的压力是多大? 【解析】本题相关的物理知识有接触起电、动量守恒、洛伦兹力，受力平衡与受力分析，而最为关键的是碰撞过程，所有状态和过程都是以此为转折点，物理量的选择和确定亦是以此作为切入点和出发点；

碰后b球的电量为q、a球的电量也为q，设b球的速度为vb，a球的速度为va；以b为研究对象则有Bqvb=mbg;可得vb=mg/Bq;

以碰撞过程为研究对象，有动量守恒，即mav0=mava+mbvb,将已知量代入可得va=v0-mg/(2Bq);本表达式中va已经包含在其中，分析a碰后的受力，则有N+Bqva=2mg，得N=(5/2)mg-Bqv0；

【解题回顾】本题考查的重点是洛伦兹力与动量问题的结合，实际上也可以问碰撞过程中产生内能的大小，就将能量问题结合进来了.【例8】.如图所示，在xOy平面上，a点坐标为（0，L），平面内一边界通过a点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，有一电子（质量为m，电量为e）从a点以初速度v0平行x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，恰好从x轴正方向上的b点（图中未标出），射出磁场区域，此

y a v0x O 时速率方向与x轴正方向的夹角为60，求：

（1）磁场的磁感应强度；

（2）磁场区域的圆心O1的坐标；

（3）电子在磁场中的运动时间。

【解析】电子在匀强磁场中作匀速圆周运动，从a点射入b点射出磁场区域，故所求圆形磁场区域区有a点、O点、b点，电子的运动轨迹如图中虚线所示，其对应的圆心在O2点，令aO2bO2R，作角

aO2b60，如图所示：

R2RLRsin6022Rmv0Be代入

由上式得 R2L，Bmv02eL

t

电子在磁场中飞行的时间；

6012m2L2LT3606Be3v03v0

由于⊙O1的圆周角aOb90，所以ab直线段为圆形磁场区域的直径，则aO113RLxaO1sin60L22，故磁场区域圆心O1的坐标，31LL，LyLaO1cos602 2，即O1坐标

2【解题回顾】本题关键为入射方向与出射方向成一定角度（题中为600），从几何关系认识到带电粒子回旋的圆弧为1/6圆的周长，再通过几何关系确定1/6圆弧的圆，半径是O2a或bO2，进而可确定圆形区域的圆心坐标。

【例9】如图所示，在图中第I象限的区域里有平行于y轴的匀强电场E2.0104N/C，在第IV象限区域内有垂直于Oxy平面的匀强磁场B。

带电粒子A，质量为m110.1012kg，电4q10.10C，量1从y轴上A点以平行于x轴的速度v14105m/s射入电场中，已知OA410m，求：

（1）粒子A到达x轴的位置和速度大小与方向；

2

（2）在粒子A射入电场的同时，质量、电量与A相等的粒子B，从y轴上的某点B以平行于x轴的速度v2射入匀强磁场中，A、B两个粒子恰好在x轴上迎面正碰（不计重力，也不考虑两个粒子间的库仑力）试确定B点的位置和匀强磁场的磁感强度。

【解析】粒子A带正电荷，进入电场后在电场力作用下沿y轴相反方向上获得加速度，Eq10.1042.01042122am/s2.010m/sm10.1012

OA12at2求解：

设A、B在x轴上P点相碰，则A在电场中运动时间可由

t2OA20.04(s)2.0107s12a210

572OPvt4.0102.010(m)80.10m

由此可知P点位置：

25vvat24.010m/s t

1粒子A到达P点的速度，2vt与x轴夹角：45

（2）由（1）所获结论，可知B在匀强磁场中作匀速圆周运动的时间也是

2t2.0107s，轨迹半径R2OP8210m

OB12102m

33T

粒子B在磁场中转过角度为4，运动时间为8

32m3mB018.Tt8Bq4qt

【例10】如图4，质量为1g的小环带4×10-4C的正电，套在长直的绝缘杆上，两者间的动摩擦因数μ＝0.2。将杆放入都是水平的互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，杆所在平面与磁场垂直，杆与电场的夹角为37°。若E＝10N／C，B＝0.5T，小环从静止起动。求：(1)当小环加速度最大时，环的速度和加速度；(2)当小环的速度最大时，环的速度和加速度。

【解析】(1)小环从静止起动后，环受力如图5，随着速度的增大，垂直杆方向的洛仑兹力便增大，于是环上侧与杆间的正压力减小，摩擦力减小，加速度增大。当环的速度为Ｖ时，正压力为零，摩擦力消失，此时环有最大加速度am。在平行于杆的方向上有：mgsin37°－qE cos37°＝mam

解得：am＝2.8m／S2

在垂直于杆的方向上有：

BqV＝mgcos37°＋qEsin37°

解得：V＝52m/S（2）在上述状态之后，环的速度继续增大导致洛仑兹力继续增大，致使小环下侧与杆之

间出现挤压力N，如图6。于是摩擦力f又产生，杆的加速度a减小。V↑BqV↑N↑

f ↑

a↓，以上过程的结果，a减小到零，此时环有最大速度Vm。

在平行杆方向有：

mgsin37°＝Eqcos37°＋f

在垂直杆方向有

BqVm＝mgcos37°＋qEsin37°＋N