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1、
課時(shí)訓(xùn)練7 交變電流
1.一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)e=220sin 100πt V,則下列判斷正確的是( )
A.t=0時(shí),線圈位于中性面位置
B.t=0時(shí),穿過(guò)線圈平面的磁通量最大
C.t=0時(shí),線圈的有效切割速度方向垂直磁感線
D.t=0時(shí),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)達(dá)到峰值
答案:AB
解析:因按正弦規(guī)律變化,故t=0時(shí)線圈位于中性面,A正確;此時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大,B正確;t=0時(shí),線圈的有效切割速度方向與磁感線平行,不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故C、D錯(cuò)誤。
2.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交變電流,從中性面開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)180的過(guò)程中,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
2、和最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為( )
A.2∶π B.π∶2
C.2π∶1 D.無(wú)法確定
答案:A
解析:轉(zhuǎn)動(dòng)180過(guò)程中,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由E=計(jì)算,得,最大值Em=BSω,二者之比為2∶π。
3.
矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的et圖象如圖所示,則在時(shí)刻( )
A.t1、t3線圈通過(guò)中性面
B.t2、t4線圈中磁通量最大
C.t1、t3線圈中磁通量變化率最大
D.t2、t4線圈平面與中性面垂直
答案:AD
解析:t1、t3電動(dòng)勢(shì)為零,磁通量的變化率為零,線圈通過(guò)中性面。A選項(xiàng)對(duì),C選項(xiàng)錯(cuò)。t2、t4電動(dòng)勢(shì)最大,線圈平面與磁場(chǎng)平行及與中性面垂直
3、線圈中磁通量為零。B選項(xiàng)錯(cuò),D選項(xiàng)對(duì)。
4.如圖所示為一臺(tái)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,其中N、S是永久磁鐵的兩個(gè)磁極,它們的表面呈半圓柱面形狀。M是圓柱形鐵芯,它與磁極的柱面共軸,鐵芯上有一矩形線框,可繞與鐵芯M共軸的固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。磁極與鐵芯之間的縫隙中形成方向沿半徑、大小近似均勻的磁場(chǎng)。若從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)線框繞固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下列圖象中能正確反映線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化規(guī)律的是( )
答案:D
解析:切割磁感線的邊以恒定的速率垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變,所以產(chǎn)生大小不變的電動(dòng)勢(shì)。由右手定則可判斷電流方向每半周期改變一次,所以D正確。
5.把一段長(zhǎng)度確
4、定的導(dǎo)線做成線圈,在確定的磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸線以固定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢(shì)最大的情況是( )
A.做成方形線圈,線圈平面垂直于轉(zhuǎn)軸
B.做成方形線圈,轉(zhuǎn)軸通過(guò)線圈平面
C.做成圓形線圈,轉(zhuǎn)軸通過(guò)線圈平面
D.做成圓形線圈,線圈平面垂直于轉(zhuǎn)軸
答案:C
解析:由交變電流的產(chǎn)生原理及公式Em=BSω可知,在轉(zhuǎn)軸通過(guò)線圈平面,做成圓形時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大,C正確。
6.
如圖所示,矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中分別繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場(chǎng)方向平行時(shí)( )
A.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流等于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流
5、
B.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
C.線圈繞P1和P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向相同,都是a→b→c→d
D.線圈繞P1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力大于繞P2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)dc邊受到的安培力
答案:A
解析:線圈轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;繞兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小相等,從上向下看,線框逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),電流的方向應(yīng)為a→d→c→b,選項(xiàng)C錯(cuò);電流相等,cd受到的安培力也相等,選項(xiàng)D錯(cuò)。
7.
如圖所示為演示用的手搖發(fā)電機(jī)模型,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T,線圈匝數(shù)n=50,每匝線圈面積0.48 m2,轉(zhuǎn)速1
6、50 r/min,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)。
(1)寫(xiě)出交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式;
(2)畫(huà)出et圖線。
答案:(1)e=188sin 5πt(V) (2)見(jiàn)解析
解析:(1)當(dāng)線圈平面經(jīng)過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí),則線圈在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)角度ωt,于是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e=Emsin ωt,其中Em=nBSω。
由題意知n=50,B=0.5 T,ω= rad/s=5πrad/s,S=0.48 m2,Em=nBSω=500.50.485πV≈188 V,所以e=188sin 5πt(V)。
(2)根據(jù)交流電的方程畫(huà)圖線時(shí),最大值是正弦圖線的峰值,由縱軸上的刻度值標(biāo)出,交流電的頻率與
7、正弦圖線的周期相對(duì)應(yīng),ω=,而周期由時(shí)間軸上的刻度值標(biāo)出,T=2π/ω=0.4 s,et圖線如圖所示。
8.(2012江蘇高考)某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置,如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π,磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)ab=cd=l、bc=ad=2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中,兩條邊所經(jīng)過(guò)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r,外接電阻為R。求:
(1)線圈切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em;
(2)線圈切割磁感線時(shí),bc邊所受安培力的大小F。
答案:(1)2NBl2ω (2)
解析:(1)bc、ad邊的運(yùn)動(dòng)速度v=ω
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em=4NBlv
解得Em=2NBl2ω
(2)電流Im=
安培力F=2NBIml
解得F=
3
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