交流电专题练习

交流电

一、交流电的产生

1、图甲就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,有一矩形线圈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与df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接,金属圆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与外电路电阻R形成闭合电路。图乙就是线圈的主视图,导线ab与cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L

,bc长度为

1 ,线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈)。

L

2

(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e

1的表达式;

夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个

(2)线圈平面处于与中性面成φ

线圈中的感应电动势e

的表达式;

2

(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(其她电阻均不计)。

2、如图所示,图线a就是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象,当调整

线圈转速后,所产生正弦交流电的图象如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法正确的就是( )

A.在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零

B.线圈先后两次转速之比为2∶3

C.交流电a的瞬时值为u＝10 sin(5πt) V

D.交流电b的最大值为20

3

V

3、一台发电机的结构示意图如图3所示,其中N、S就是永久磁铁的两个磁极,它们的表面

呈半圆柱面形状。M就是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。若从图示位置开始计时电动势为正值,图4中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的就是( )

4、如图甲就是某同学设计的一种振动发电装置的示意图,一个半径r＝0.10 m、匝数n＝

20的线圈套在永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所

＝0、50 Ω,示)。在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B＝0、20 T,线圈的电阻为R

1

＝9、5 Ω的小电珠L。外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做它的引出线接有R

2

往复运动,便有电流通过电珠。当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)。求:

(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小;

(2)线圈运动时产生的感应电流I的大小;

(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小;

(4)该发电机的输出功率P。

二、交流电的表征

5、图(甲)就是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁

场,为交流电流表、线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图(乙)所示,以下判断正确的就是( )

A、电流表的示数为10 A

B、线圈转动的角速度为50π rad/s

C、0、01 s时线圈平面与磁场方向平行

D、0、02 s时电阻R中电流的方向自右向左

6、用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压就是110 V,通

过负载的电流图像如图所示,则( )

A、变压器输入功率约为3、9 W

B、输出电压的最大值就是110 V

C、变压器原、副线圈匝数比就是1∶2

D、负载电流的函数表达式i=0、05sin100πt+ A

7、如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈,面积为S,匝数为N,内阻为

r,绕垂直磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动,从图示位置转90°的过程中,下列说法正确的就是( )

A.通过电阻R的电量Q＝

πNBS 22(R＋r)

B.通过电阻R的电量Q＝

NBS R＋r

C.外力做功平均功率P＝N2B2S2ω2 2(R＋r)

D.从图示位置开始计时,则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsin ωt

8、如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O

1O

2

垂直于磁场方向,线

圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1 A。那么( )

A.线圈消耗的电功率为4 W

B.线圈中感应电流的有效值为2 A

C.任意时刻线圈中的感应电动势为e＝4cos 2π

T

t

D.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ＝

T

π

sin

2π

T

t

9、如图所示电路,电阻R

1与电阻R

2

阻值相同,都为R,与R

1

并联的D为理想二极管(正向电

阻可瞧作零,反向电阻可瞧作无穷大),在A、B间加一正弦交流电u＝202sin(100πt) V,则加在R

2

上的电压有效值为( )

A.10 V

B.20 V

C.15 V

D.510 V

10、如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B、电阻为R、半径为L、

圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)、则线框内产生的感应电流的有效值为( )

A、

2

2

BL

R

ω

B、

2

2BLω

C、

2

2

4

BL

R

ω

D、

2

4

BL

R

ω