1、第1讲交变电流的产生和描述一、 单项选择题1. 一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO轴逆时针转动,线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连,两个铜环通过滑动电刷连入电路,电路中仅有一个电阻R.如图所示,在线圈转动过程中,通过R的电流()A. 大小和方向都不断变化B. 大小不断变化,方向从ARBC. 大小和方向都不变D. 大小不断变化,方向从B RA2. 给额定功率60 W、额定电压220 V的白炽灯加上如图所示的电压,恰使灯正常发光,则所加电压U0的大小约为()A. 220 VB. 310 VC. 350 VD. 440 V3. 有一个小型发电机,机内的线圈匝数为100匝,面积为1 m2的矩形线
2、圈在匀强磁场中,以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动,穿过每匝线圈的磁通量随时间的变化规律如下图所示,由此可知发电机电动势瞬时值表达式是()A. e=220sin 100t(V)B. e=220cos 100t(V)C. e=314sin 100t(V)D. e=314cos 100t(V)4. (2013南京十三中)图甲为一台小型发电机构造的示意图,线圈逆时针转动,产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙如示.发电机线圈内阻为1.0,外接灯泡的电阻为9.0,其余电阻忽略不计,电压表为理想电压表.则()A. 在t=0.01s的时刻,穿过线圈磁通量为零B. 电压表的示数为6VC. 瞬时电
3、动势的表达式为e=6sin 50t(V)D. 灯泡的电流有效值为0.6A二、 双项选择题5. (2011广州模拟)某交流电源的电压瞬时值表达式为u=6sin 100t(V),则下列说法中正确的是()A. 用交流电压表测电源电压,示数应为6 VB. 此电源给打点计时器供电,其打点时间间隔为0.02 sC. 标有“6 V2 W”的灯泡接在此电源上,小灯泡将被烧掉D. 标有“6 V10 F”的电容器接在此电源上,电容器将被击穿6. (2012惠州模拟)“220 V100 W”灯泡和“220 V0.002 pF”电容器分别接在u=311 sin 314 t (V)的交流电压上,下列说法中错误的是()A
4、. 灯泡能正常发光B. 电容器能正常工作C. 与灯泡并联的电压表示数为311 VD. 与灯泡串联的电流表示数为0.45 A7. (2010中山模拟)如图甲所示,电阻R的阻值为50 ,在ab间加上图乙所示的正弦交变电流,则下列说法中正确的是()甲乙A. 电阻R的功率为400 WB. 电流表示数为2 AC. 产生该交变电流的线圈在磁场中转动的角速度为 3.14 rad/sD. 如果产生该交变电流的线圈转速提高一倍,则电流表的示数也增大一倍8. 如图是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的()A. 周期是0.01 sB. 最大值是311 VC. 有效值是220 VD. 表达式为u=220si
5、n 100t(V)9. 如图所示,面积均为S的两个电阻相同的线圈,分别放在如图所示的磁场中,甲图中是磁感应强度为B0的匀强磁场,线圈在磁场中以周期T绕OO轴匀速转动,乙图中磁场变化规律为B=B0cos t,从图示位置开始计时,则()A. 两线圈的磁通量变化规律相同B. 两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C. 经相同的时间t(tT),两线圈产生的热量不同D. 从此时刻起,经时间,流过两线圈横截面的电荷量相同三、 非选择题10. 如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B=0.5 T,线圈匝数N=50匝,每匝线圈面积为0.48 m2,转速为150 r/min.求:(1) 写出交流感
6、应电动势瞬时值的表达式.(2) 画出et图线.11. 图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动,线圈的匝数N=100匝、电阻r=10 ,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90 ,与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化.求:(1) 交流电压表的示数.(2) 在1 min内外力驱动线圈转动所做的功.12. 如图所示,abcd是交流发电机的矩形线圈,ab=30 cm,bc=10 cm,共50匝,它在B=0.8 T的匀强磁场中绕中心轴OO顺时针方向匀速转动,
7、转速为480 r/min,线圈的总电阻为r=1 ,外电阻为R=3 ,试求:(1) 若线圈从图示位置开始计时,沿abcd流动的方向为正方向,画出交变电流的it图象.(2) 线圈从图示位置转过圈的过程中,电阻R上产生的热量和通过导线截面的电荷量.(3) 电流表和电压表的读数.(4) 从图示位置转过180过程中的平均感应电动势.第十二章交 变 电 流第1讲交变电流的产生和描述1. D2. C3. D4. D5. BD6. BC7. BD8. BC9. AD10. (1) 转动的角速度为= rad/s=5 rad/s,周期T=0.4 s.电动势的最大值为Em=NBS=500.50.485 V=188
8、V.从线圈平面经过中性面开始计时,则线圈在时间t内转过角度t,于是交流感应电动势瞬时值的表达式e=188sin5t(V).(2) et图线如下图所示.11. (1) 由t图线可知m=2.010-2 Wb,T=6.2810-2 s,=.交流发电机产生电动势的最大值Em=NBS=Nm=200 V.电动势的有效值E=Em=100 V.由闭合电路的欧姆定律知,电路中电流的有效值为I= A.交流电压表的示数为U=IR=90 V=127 V.(2) 外力做功所消耗能量全部转化为电能,又在内外电路上转化为热量.由能量守恒,有外力做功W=I2(R+r)t=12 000 J.12. (1) 从中性面开始计时有e
9、=Emsin t,其中Em=NBS,=2n=2=16,Em=NBS=60.3 V,Im=15.1 A.注意到从开始转动时产生的感应电流沿dcbad方向,与规定方向相反,为负值.所以i=-Imsin t=-15.1sin16t(A),T= s.图象如图所示.(2) 有效值为I= A=10.7 A.转过90的过程中电阻R上产生的热量为Q=I2Rt=2.7 J.转过90的过程中通过导线横截面的电荷量为q=t=0.3 C.(3) 电流表的读数I=10.7 A.电压表的读数U=IR=10.73 V=32 V.(4) 从图示位置转过180过程中的平均感应电动势=N=N=NBS=Em=60.3 V=38.4 V.
