交变电流_章节学习

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题型：单选题

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单选题

如图所示，水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中，一边长为L的正方形单匝线圈abcd绕水平中心轴OO′压逆时针方向以角速度ω匀速转动，OO′与磁场方向垂直．线圈的两端与磁场外的电阻相连组成闭合电路，则（　　）

A线圈平面垂直于磁场方向时，穿过线圈平面的磁通量最小

B线圈平面垂直于磁场方向时，线圈中的感应电流最大

C线圈中感应电动势的峰值为BL2

D线圈中交变电流的频率是

正确答案

D

解析

解：A、线圈平面垂直于磁场方向时，穿过线圈平面的磁通量最大，故A错误；

B、线圈平面垂直于磁场方向时，线圈中的感应电动势最小，感应电流最小，故B错误；

C、线圈中感应电动势的峰值为：，故C错误；

D、根据ω=2πf得：线圈中交变电流的频率为：，故D正确；

故选：D．

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题型：多选题

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多选题

一交流电流的图象如图所示，由图可知（　　）

A用电流表测该电流其示数为10 A

B该交流电流的频率为50 Hz

C该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 W

D该交流电流即时值表达式为i=10sin628t A

正确答案

A,C,D

解析

解：A、电流的峰值为10A，则电流的有效值，即电流表的示数I=，故A正确．

B、交流电的频率f=，故B错误．

C、电阻消耗的电功率P=I2R=100×10W=1000W，故C正确．

D、因为=628rad/s，则交流电的瞬时值表达式为i=，故D正确．

故选：ACD．

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题型：多选题

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多选题

如图所示，一个小型旋转式交流发电机，其矩形线圈的线框面积为S，共有n匝，总电阻为r，外电路上接有一个阻值为R的定值电阻、理想交流电流表A和二极管D．线圈以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO′匀速运动，下列说法正确的是（　　）

A交流电流表的示数一直在变化

B若用一根导线连接M、N两点，电阻R上的功率不变

CR两端电压的有效值U=

D一个周期内通过R的电荷量q=

正确答案

C,D

解析

解：A、电流表示数为电流有效值，是保持不变的，故A错误；

B、若用一根导线连接M、N两点，没有了二极管的作用，电阻R上的功率增大，故B错误；

C、矩形闭合导线框在磁场中转动，产生的交流电的电压最大值为：

Em=NBsω

二极管具有单向导电性，一个周期中只有一半时间电路中有电流，根据电流的热效应得：

=

解得：U=，故C正确；

D、一个周期中只有一半时间电路中有电流，

由=，I=，q=It得到电量q==，故D正确．

故选：CD．

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题型：简答题

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简答题

一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝，线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图13所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为R．

（1）判断此刻线圈中感应电流的方向．

（2）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大？

（3）图中电流表和电压表的示数各是多少？

（4）设发电机由柴油机带动，柴油机效率为20%，其他能量损失不计，线圈转一周柴油机做多少功？

正确答案

解：（1）ab边向外切割磁感线，cd边向内切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为dcbad；

（2）感应电动势最大值：Em=NBSω=NBL2ω

根据公式e=Emcosθ，线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为：

e=Emcos60°=NBL2ω

（3）感应电动势的有效值为：

E=NBL2ω

故电流为：I=

电压表读数为：U=IR=

（4）线圈转一周电流做功为：W=PT==

柴油机效率为20%，故线圈转一周柴油机做功为：W′=5W=

答：（1）此刻线圈中感应电流的方向为dcbad；

（2）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为NBL2ω；

（3）图中电流表的示数为，电压表的示数是；

（4）线圈转一周柴油机做功．

解析

解：（1）ab边向外切割磁感线，cd边向内切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为dcbad；

（2）感应电动势最大值：Em=NBSω=NBL2ω

根据公式e=Emcosθ，线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为：

e=Emcos60°=NBL2ω

（3）感应电动势的有效值为：

E=NBL2ω

故电流为：I=

电压表读数为：U=IR=

（4）线圈转一周电流做功为：W=PT==

柴油机效率为20%，故线圈转一周柴油机做功为：W′=5W=

答：（1）此刻线圈中感应电流的方向为dcbad；

（2）线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为NBL2ω；

（3）图中电流表的示数为，电压表的示数是；

（4）线圈转一周柴油机做功．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，在磁感强度B=10T的匀强磁场中有一匝数为n=100的矩形线圈abcd，其电阻R=10Ω，初始放置时线圈平面与磁感线平行，已知线圈ab=15cm，ad=10cm，线圈绕对称轴OO’转动，且角速度为314rad/s．求：

（1）线圈得到的感应电动势峰值

（2）从图示位置开始ab边沿纸面向外的方向旋转，写出线圈中感应电流i的瞬时值表达式．

正确答案

解：（1）感应电动势的最大值为Em=nBSω=100×10×0.15×0.1×314=4710V．

（2）从图示位置开始计时，线圈转动过程中的感应电动势的瞬时表达式形式为e=Emcosωt，

由欧姆定律得到感应电流的瞬时表达式为i===417cos314t A

答：（1）E线圈得到的感应电动势峰值4710V；

（2）线圈中感应电流i的瞬时值表达式i=471cos314t A．

解析

解：（1）感应电动势的最大值为Em=nBSω=100×10×0.15×0.1×314=4710V．

（2）从图示位置开始计时，线圈转动过程中的感应电动势的瞬时表达式形式为e=Emcosωt，

由欧姆定律得到感应电流的瞬时表达式为i===417cos314t A

答：（1）E线圈得到的感应电动势峰值4710V；

（2）线圈中感应电流i的瞬时值表达式i=471cos314t A．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，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，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是（　　）

A电压表的读数为

B通过电阻R的电荷量为q=

C电阻R所产生的焦耳热为Q=

D当线圈由图示位置转过60°时的电流为

正确答案

D

解析

解：A、感应电动势的最大值Em=NBSω，感应电动势的有效值为，所以电压表示数为：，故A错误；

B、线圈由图示位置转过60°的过程中通过R的电荷量为：，故B错误；

C、根据焦耳定律得：电阻R所产生的焦耳热为为：=，故C错误；

D、当线圈由图示位置转过60°时的电流为，故D正确；

故选：D

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题型：填空题

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填空题

一正弦式电压u=14.1sin314t，其频率为______ Hz，接上R=10Ω电阻后，1s内产生的热量为______ J．

正确答案

50

10

解析

解：由图可知，该交流电的最大值为：Um=14.1V，

周期为：T==0.02s，

所以有效值为：U=Um=10V；

频率为：f==50Hz；

根据焦耳定律得1s内产生的热量为：Q=×1=10 J；

故答案为：50，10

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题型：简答题

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简答题

(19分)在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件(如图)，在E、F间通人恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现了电压UH，称为霍尔电压。

（1）电流和磁场方向如图中所示，载流子是电子，M、N两端中哪端电势较高?

（2）试证明：，K为与材料有关的常量。

（3）为了提高霍尔元件的灵敏度，可采用哪些方法?[

正确答案

（1）M点电势高

（2）证明见解析。

（3）增大电流I、减小厚度d和减小载流子的密度、增加磁感应强度B。

（1）M点电势高。（3分）

（2）设前后两个表面相距为L，电子所受的电场力等于洛仑兹力

(3分) 。

设材料单位体积内电子的个数为n，材料截面积为s，则电流为 (2分) ，

s=dL (2分)

解得： (2分)

（3）增大电流I、减小厚度d和减小载流子的密度、增加磁感应强度B。 (4分)

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题型：简答题

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简答题

法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究，实验装置的示意图可用题23图表示，两块面积均为S的举行金属板，平行、正对、数值地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v,方向水平，金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分别为B,说的电阻率为p，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到两个金属板上，忽略边缘效应，求：

（1）该发电装置的电动势；

（2）通过电阻R的电流强度。

（3）电阻R消耗的电功率。

正确答案

（1）E＝Bdv

(2)I=

(3) P=

（1）由法拉第电磁感应定律，有　E＝Bdv

(2)两板间河水的电阻　r=

由闭合电路欧姆定律，有

I=

(3)由电功率公式，P=I2R

得P=

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题型：简答题

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简答题

（1）求流过电阻R的电流的大小和方向；

（2）为保证持续正常发电，无论有无磁场存在，都对管道两端电离气体施加附加压强，使管道两端维持一个水平向右的恒定压强差△p，求△p的大小；

（3）求这台磁流体发电机的发电效率。

正确答案

（1）电流方向为M到N

（2）

（3）

（1）（8分）将电离气体等效为导体切割磁感线产生感应电动势

E="Bhv " （2分）

内电阻（2分）

根据欧姆定律（2分）

解得（1分）

电流方向为M到N （1分）

（2）（5分）已知摩擦力与流速成正比，设比例系数k

取管道内全部气体为研究对象，根据力的平衡

无磁场时（2分）

有磁场时（2分）

解得（1分）

（3）（7分）输入功率（2分）

电源功率（2分）

发电效率（1分）

热门试卷

正确答案

解析

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