高中物理电磁学交变电流典型例题

(每日一练)高中物理电磁学交变电流典型例题
单选题
1、在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图像如图乙所示。

已知矩形线圈的匝数N=100，以角速度ω=100πrad/s绕OO′轴匀速转动，则（）
A．t=0.005s时线圈中磁通量的变化率为零
B．t=0.01s时线圈平面与中性面重合
C．穿过线圈的最大磁通量为1Wb
D．1s内交变电流方向改变50次
答案：B
解析：
A．t=0.005s时感应电动势最大，线圈的磁通量变化率也最大，A错误；
B．t=0.01s时感应电动势为零，穿过线圈的磁通量最大，线圈平面与中性面重合，B正确；
C．感应电动势的最大值为314V，由
E m=NΦmω
可得：
Φm=0.01Wb
C错误；
D．在每个周期T=0.02s时间内，交变电流方向改变两次，则在1s时间内方向可改变100次，D错误；
故选B。

2、在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，电阻为r，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO’轴以角速度ω匀速转动(如图甲所示)，产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路。

下列说法中正确的是（）
A．从t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零
B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为2E0
(R+r)ω
C．t4时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为E0
D．电阻R的发热功率为RE02
2(R+r)2
答案：D
解析：
A．从t3到t5这段时间穿过线圈磁通量的变化量为
ΔΦ1=2BS 故A错误；
B．通过电阻的电荷量
Q=IΔt=
E̅
R+r
Δt=n
ΔΦ
R+r
=n
BS
R+r
又
E0=nBSω
所以t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量
Q=E0
(R+r)ω
故B错误；
C．由于t4时刻产生的电动势最大，因为电动势最大时，线圈中磁通量的变化率最大，为
ΔΦΔt =
E0
n
故C错误；
D．求功率时需用有效值，所以
E=E √2
又因为
I=
E R+r
所以R的发热功率为
P=(
E
R+r
)2R=
RE02
2(R+r)2
故D正确。

故选D。

3、如图所示，绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交变电时，两个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂。

已知线圈1、2的匝数之比N1:N2=2:1。

在不接负载的情况下（）
①当线圈1输入电压220V时，线圈2输出的电压为110V
②当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V
③当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V
④当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V
A．①③B．②④C．①④D．③④
答案：B
解析：
在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比U1
U2
等于原、副线圈中产生的感应电动势之比
E1
E2
当给线圈1输入电压U1时
U1 U2=
E1
E2
=
N1ΔΦ1
Δt
N2ΔΦ2
Δt
=
N1ΔΦ1
N2ΔΦ2
=
2
1
×
2
1
=
4
1
所以当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V；当给线圈2输入电压U2时
U1 U2=
E1
E2
=
N1ΔΦ2
Δt
N2ΔΦ1
Δt
=
N1ΔΦ2
N2ΔΦ1
=
2
1
×
1
2
=1
当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V。

所以②④正确，①③错误，即B正确，ACD错误。

故选B。

4、如图所示，理想变压器原线圈两端接稳定的交流电压，副线圈接有三个阻值相同的电阻，电流表为理想电流表。

开关S断开时，电流表的示数为I，则在开关S闭合后，电流表的示数为（）
A．3
2I B．4
3
I C．5
4
I D．6
5
I
答案：B
解析：
设原、副线圈匝数的比值为k，当开关S断开时，由
n1 n2=
I2
I1
=k
可知，流过副线圈的电流大小为kI；设开关S闭合后电流表的示数为I′ ，同理可知流过副线圈的电流为kI′。

由于开关S闭合前后，副线圈两端的电压不变，有
kI⋅2R=kI′⋅3 2 R
解得
I′=4 3 I
故选B。

5、某正弦交流电的瞬时表达式为e=311sin314t，则（）A．它的周期为0.2sB．它的频率为5Hz
C．它的最大值为311VD．它的有效值为200V
答案：C
解析：
AB．由正弦交流电的表达式可知，周期为
T=2π
ω
=
2π
314s=0.02s
频率为
f=1
T
=50Hz
故A、B错误；
CD．该交流电的最大值为
E m=311V 有效值为
E=E
√2
=220V
故C正确，D错误。

故选C。