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1、
第79講 交變電流的產(chǎn)生及描述
[方法點撥] 交變電流的產(chǎn)生往往與交變電流圖像結(jié)合出題,要能將交變電流的圖像與線圈的轉(zhuǎn)動過程一一對應(yīng)起來,分析電流、電動勢、磁通量的變化規(guī)律.
1.矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中逆時針勻速轉(zhuǎn)動時,線圈中產(chǎn)生如圖1所示的交流電,取沿a→b→c→d→a方向為電流正方向,則對應(yīng)t1時刻線圈的位置應(yīng)為下列選項中的( )
圖1
2.(2018·山東青島二中模擬)如圖2甲所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,有一匝數(shù)為n,面積為S,總電阻為r的矩形線圈abcd繞軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,矩形線圈在轉(zhuǎn)動中可以保持和外電路電阻R形成閉合電路,回路中接
2、有一理想交流電流表.圖乙是線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e隨時間t變化的圖像,則下列說法中正確的是( )
圖2
A.從t1到t3這段時間穿過線圈的磁通量的變化量為2nBS
B.從t3到t4這段時間通過電阻R的電荷量為
C.t3時刻穿過線圈的磁通量變化率為nBSω
D.電流表的示數(shù)為
3.(多選)(2017·陜西寶雞二檢)某一交流電的電壓隨時間變化的規(guī)律為:u=100sin100πt (V),將其接在阻值為R=100Ω的電熱絲兩端,則下列說法正確的是( )
A.該交流電壓的周期為0.02s
B.該電熱絲消耗的電功率為200W
C.該交流電每秒內(nèi)電流方向改變50次
D.
3、用電壓表測該用電器兩端電壓其示數(shù)為100V
4.(多選)(2017·河南洛陽第二次統(tǒng)考)如圖3所示是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖,線圈繞垂直于磁場方向的水平軸OO′沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω,線圈匝數(shù)為n,電阻為r,外接電阻為R,A為理想交流電流表,線圈從圖示位置(線圈平面平行于磁場方向)轉(zhuǎn)過60°時的感應(yīng)電流為i,下列說法正確的是( )
圖3
A.電流表的讀數(shù)為2i
B.轉(zhuǎn)動過程中穿過線圈的磁通量的最大值為
C.從圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過電阻R的電荷量為
D.線圈轉(zhuǎn)動一周的過程中,電阻R產(chǎn)生的熱量為
圖4
5.(2018·廣東東莞模擬)如圖4為小型旋轉(zhuǎn)電
4、樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=×10-2T,線圈的面積S=0.02m2,匝數(shù)N=400匝,線圈總電阻r=2Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R=8Ω連接,與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表,線圈的轉(zhuǎn)速n=r/s.在t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,則下列說法正確的是( )
A.交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢隨時間的變化關(guān)系是e=8sin100t(V)
B.交流電壓表的示數(shù)為8V
C.從t=0時刻開始線圈平面轉(zhuǎn)過30°的過程中,通過電阻的電荷量約為5.7×10-3C
D.電阻R上的熱功率為6.4W
答
5、案精析
1.B [由產(chǎn)生的交變電流圖像可知,t1時刻,電流是正最大值,說明線圈垂直切割磁感線,即線圈處于與磁感線方向平行位置.電流方向為a→b→c→d→a,根據(jù)右手定則可判斷出對應(yīng)t1時刻線圈位置正確的是選項B.]
2.D [從t1到t3的過程,穿過線圈的磁通量變化量為零,選項A錯誤;從t3到t4的過程,穿過線圈的磁通量變化量為BS,故通過電阻R的電荷量q=n=,選項B錯誤;t3時刻產(chǎn)生的電動勢大小為E0,由法拉第電磁感應(yīng)定律可得E0=n=nBSω,可得=BSω,選項C錯誤;線圈產(chǎn)生的交流電的電動勢有效值為E=,由閉合電路歐姆定律可得,電流表的示數(shù)I==,選項D正確.]
3.AD 4.BCD
5.C [磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=×10-2T,線圈面積S=0.02m2,匝數(shù)N=400,線圈總電阻r=2Ω,線圈的轉(zhuǎn)速n=r/s,故ω=100 rad/s,交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電動勢隨時間的變化關(guān)系是e=NBSωcosωt=8cos100t(V),A項錯誤;交流電壓表顯示出的是路端電壓有效值,故示數(shù)為=6.4V,B項錯誤;
從t=0時刻轉(zhuǎn)過30°的過程中,通過電阻的電荷量為q==
C=4×10-3C≈5.7×10-3C,C項正確;電阻R上的熱功率P=I2R=2·R=5.12W,D項錯誤.]
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