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1、第1講 交變電流的產生和描述
一、 單項選擇題
1. 一個矩形線圈繞與勻強磁場垂直的OO'軸逆時針轉動,線圈的兩條引線分別與A、B兩半圓銅環(huán)相連,兩個銅環(huán)通過滑動電刷連入電路,電路中僅有一個電阻R.如圖所示,在線圈轉動過程中,通過R的電流( )
A. 大小和方向都不斷變化
B. 大小不斷變化,方向從A→
R→B
C. 大小和方向都不變
D. 大小不斷變化,方向從B →
R→A
2. 給額定功率60 W、額定電壓220 V的白熾燈加上如圖所示的電壓,恰使燈正常發(fā)光,則所加電壓U0的大小約為( )
A. 220 V B. 310 V
C. 350 V D. 440
2、 V
3. 有一個小型發(fā)電機,機內的線圈匝數為100匝,面積為1 m2的矩形線圈在勻強磁場中,以恒定的角速度繞垂直于磁場方向的固定軸轉動,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間的變化規(guī)律如下圖所示,由此可知發(fā)電機電動勢瞬時值表達式是( )
A. e=220sin 100πt(V) B. e=220cos 100πt(V)
C. e=314sin 100πt(V) D. e=314cos 100πt(V)
4. (2013·南京十三中)圖甲為一臺小型發(fā)電機構造的示意圖,線圈逆時針轉動,產生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖乙如示.發(fā)電機線圈內阻為1.0Ω,外接燈泡的電阻為9.0Ω,其余電阻
3、忽略不計,電壓表為理想電壓表.則( )
A. 在t=0.01s的時刻,穿過線圈磁通量為零
B. 電壓表的示數為6V
C. 瞬時電動勢的表達式為e=6sin 50πt(V)
D. 燈泡的電流有效值為0.6A
二、 雙項選擇題
5. (2011·廣州模擬)某交流電源的電壓瞬時值表達式為u=6sin 100πt(V),則下列說法中正確的是( )
A. 用交流電壓表測電源電壓,示數應為6 V
B. 此電源給打點計時器供電,其打點時間間隔為0.02 s
C. 標有“6 V 2 W”的燈泡接在此電源上,小燈泡將被燒掉
D. 標有“6 V 10 μF”的電容器接在此電源上,電容器
4、將被擊穿
6. (2012·惠州模擬)“220 V 100 W”燈泡和“220 V 0.002 pF”電容器分別接在u=311 sin 314 t (V)的交流電壓上,下列說法中錯誤的是( )
A. 燈泡能正常發(fā)光
B. 電容器能正常工作
C. 與燈泡并聯(lián)的電壓表示數為311 V
D. 與燈泡串聯(lián)的電流表示數為0.45 A
7. (2010·中山模擬)如圖甲所示,電阻R的阻值為50 Ω,在ab間加上圖乙所示的正弦交變電流,則下列說法中正確的是( )
甲
乙
A. 電阻R的功率為400 W
B. 電流表示數為2 A
C. 產生該交變電流的線圈在磁場中轉動的角
5、速度為 3.14 rad/s
D. 如果產生該交變電流的線圈轉速提高一倍,則電流表的示數也增大一倍
8. 如圖是某種正弦式交變電壓的波形圖,由圖可確定該電壓的( )
A. 周期是0.01 s
B. 最大值是311 V
C. 有效值是220 V
D. 表達式為u=220sin 100πt(V)
9. 如圖所示,面積均為S的兩個電阻相同的線圈,分別放在如圖所示的磁場中,甲圖中是磁感應強度為B0的勻強磁場,線圈在磁場中以周期T繞OO'軸勻速轉動,乙圖中磁場變化規(guī)律為B=B0cos t,從圖示位置開始計時,則( )
A. 兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同
B. 兩線圈中感應電動
6、勢達到最大值的時刻不同
C. 經相同的時間t(t>T),兩線圈產生的熱量不同
D. 從此時刻起,經時間,流過兩線圈橫截面的電荷量相同
三、 非選擇題
10. 如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機模型,勻強磁場磁感應強度B=0.5 T,線圈匝數N=50匝,每匝線圈面積為0.48 m2,轉速為150 r/min.求:
(1) 寫出交流感應電動勢瞬時值的表達式.
(2) 畫出et圖線.
11. 圖甲為小型旋轉電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO'勻速轉動,線圈的匝數N=100匝、電阻r=10 Ω,線圈的兩端經集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90 Ω,與R
7、并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化.求:
(1) 交流電壓表的示數.
(2) 在1 min內外力驅動線圈轉動所做的功.
12. 如圖所示,abcd是交流發(fā)電機的矩形線圈,ab=30 cm,bc=10 cm,共50匝,它在B=0.8 T的勻強磁場中繞中心軸OO'順時針方向勻速轉動,轉速為480 r/min,線圈的總電阻為r=1 Ω,外電阻為R=3 Ω,試求:
(1) 若線圈從圖示位置開始計時,沿abcd流動的方向為正方向,畫出交變電流的it圖象.
(2) 線圈從圖示位置轉過圈的過程中,電阻R上產
8、生的熱量和通過導線截面的電荷量.
(3) 電流表和電壓表的讀數.
(4) 從圖示位置轉過180°過程中的平均感應電動勢.
第十二章 交 變 電 流第1講 交變電流的產生和描述
1. D
2. C
3. D
4. D 5. BD
6. BC
7. BD
8. BC
9. AD
10. (1) 轉動的角速度為ω= rad/s=5π rad/s,
周期T==0.4 s.
電動勢的最大值為
Em=NBSω=50×0.5×0.48×5π V=188 V.
從線圈平面經過中性面開始計時,則線圈在時間t內轉過角度ωt,于是交流感應電動勢瞬時值的
9、表達式e=188sin5πt(V).
(2) et圖線如下圖所示.
11. (1) 由Φt圖線可知
Φm=2.0×10-2 Wb,T=6.28×10-2 s,ω=.
交流發(fā)電機產生電動勢的最大值
Em=NBωS=NΦmω=200 V.
電動勢的有效值E=Em=100 V.
由閉合電路的歐姆定律知,電路中電流的有效值為
I== A.
交流電壓表的示數為
U=IR=90 V=127 V.
(2) 外力做功所消耗能量全部轉化為電能,又在內外電路上轉化為熱量.由能量守恒,有
外力做功W=I2(R+r)t=12 000 J.
12. (1) 從中性面開始計時有e=Emsin
10、 ωt,其中Em=NBωS,ω=2πn=2π×=16π,
Em=NBωS=60.3 V,Im==15.1 A.
注意到從開始轉動時產生的感應電流沿dcbad方向,與規(guī)定方向相反,為負值.所以
i=-Imsin ωt=-15.1sin16πt(A),T== s.
圖象如圖所示.
(2) 有效值為I== A=10.7 A.
轉過90°的過程中電阻R上產生的熱量為
Q=I2Rt==2.7 J.
轉過90°的過程中通過導線橫截面的電荷量為
q=Δt===0.3 C.
(3) 電流表的讀數I=10.7 A.
電壓表的讀數U=IR=10.7×3 V=32 V.
(4) 從圖示位置轉過180°過程中的平均感應電動勢
=N=N=NBωS=Em=×60.3 V=38.4 V.