交流发电机_章节学习

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题型：简答题

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简答题

如图，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动．ω=2πrad/s，外电路电阻R=4Ω．

求：（1）由图示位置转过120°角时，感应电动势的大小；

（2）线圈转动一周在电阻R上产生的热量；

（3）在转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量为多少．

正确答案

解：（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值

Em=NBSω=100×0.5×0.12×2π=π=3.14V

转过120°时的瞬时感应电动势为

e=Emcos120°=3.14×0.5 V=1.57V

（2）线圈转动一周回路中感应电动势的有效值E=

U=

Q=

T=

联立解得线圈转动一周在电阻R上产生的热量

Q=0.78J

（3）转过60°角过程中产生的平均感应电动势为=N

I=

在转过600角的过程中通过电阻R的电荷量为q=t===0.0866C

答：（1）由图示位置转过120°角时，感应电动势的大小为1.57V；

（2）线圈转动一周在电阻R上产生的热量为0.78J；

（3）在转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量为0.0866C．

解析

解：（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值

Em=NBSω=100×0.5×0.12×2π=π=3.14V

转过120°时的瞬时感应电动势为

e=Emcos120°=3.14×0.5 V=1.57V

（2）线圈转动一周回路中感应电动势的有效值E=

U=

Q=

T=

联立解得线圈转动一周在电阻R上产生的热量

Q=0.78J

（3）转过60°角过程中产生的平均感应电动势为=N

I=

在转过600角的过程中通过电阻R的电荷量为q=t===0.0866C

答：（1）由图示位置转过120°角时，感应电动势的大小为1.57V；

（2）线圈转动一周在电阻R上产生的热量为0.78J；

（3）在转过60°角的过程中通过电阻R的电荷量为0.0866C．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场B，一单匝边长为L，质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上，在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力，线框ab边恰好能到达磁场的右边界，然后将线框以ab边为轴，以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置．已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，线框电阻为R，重力加速度为g，求：

（1）当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab；

（2）磁场的宽度d；

（3）整个过程中产生的总热量Q．

正确答案

解：（1）ab边相当于电源，根据切割公式，有：

E=BLv

根据闭合电路欧姆定律，有：

I==

根据欧姆定律，有：

Uab=I×=

（2）根据平衡条件，有：

F=FA+μmg=

撤去拉力后，线框匀减速运动，加速度为-μg，根据速度位移关系公式，有：

x1=

所以：d=L+

（3）进入磁场过程中产生焦耳热：

Q1=I2Rt1=

由于摩擦产生的热量：

Q2=μmg（L+）=

线框在绕ab轴翻转过程中，Em=BL2ω，有效值：

E=

t=

产生焦耳热：

Q3=I2Rt==；

所以整个过程产生的热量为：

Q=Q1+Q2+Q3=μmgL+mv2++；

答：（1）当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab为；

（2）水平拉力F的大小为，磁场的宽度d为L+；

（3）整个过程中产生的总热量Q为μmgL+mv2++．

解析

解：（1）ab边相当于电源，根据切割公式，有：

E=BLv

根据闭合电路欧姆定律，有：

I==

根据欧姆定律，有：

Uab=I×=

（2）根据平衡条件，有：

F=FA+μmg=

撤去拉力后，线框匀减速运动，加速度为-μg，根据速度位移关系公式，有：

x1=

所以：d=L+

（3）进入磁场过程中产生焦耳热：

Q1=I2Rt1=

由于摩擦产生的热量：

Q2=μmg（L+）=

线框在绕ab轴翻转过程中，Em=BL2ω，有效值：

E=

t=

产生焦耳热：

Q3=I2Rt==；

所以整个过程产生的热量为：

Q=Q1+Q2+Q3=μmgL+mv2++；

答：（1）当ab边刚进入磁场时，ab两端的电压Uab为；

（2）水平拉力F的大小为，磁场的宽度d为L+；

（3）整个过程中产生的总热量Q为μmgL+mv2++．

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题型：多选题

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多选题

线圈在匀强磁场中转动产生电动势e=10sin20πt（V），则下列说法正确的是（　　）

At=0时，线圈平面位于中性面

Bt=0时，导线切割磁感线的有效速率最大

Ct=0时，穿过线圈的磁通量最大

Dt=0.4s时，e有最大值10V

正确答案

A,C

解析

解：ABC、t=0时，瞬时电动势为e=10sin20πt（V）=0，则线圈平面位于中性面，此时通过线圈的磁通量最大，导线切割磁感线的有效速率最小为零，故AC正确，B错误．

D、当t=0.4s时，瞬时电动势为e=10sin（20π×0.4）=0（V），故D错误．

故选：AC．

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题型：填空题

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填空题

某定值电阻，当在其两端加上20V的恒定电压时，消耗的功率为P；若把它接到正弦式交流电电路上，消耗的功率为2P，则该交流电的峰值为______V．

正确答案

40

解析

解：由已知，加恒定电压时：P==

加交流电时：2P=

得：U′=20V

则峰值Um=U′=20×=40V

故答案为：40．

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题型：多选题

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多选题

一交流电压为u=100sin100πt V，由此表达式可知（　　）

A用电压表测该电压其示数为100 V

B该交流电压的周期为0.02 s

C将该电压加在100Ω的电阻两端，电阻消耗的电功率为200 W

Dt=s时，该交流电压的瞬时值为100 V

正确答案

A,B,D

解析

解：A、电压表显示的是有效值U===100V，故A正确；

B、由题知ω=100πrad/s，周期T===0.02s，故B正确；

C、由P===100W，故C错误；

D、把t=s时，代入表达式u=100sin100πt V=100V，故D正确；

故选：ABD．

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正确答案

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