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

如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为 10cm和20cm，内阻为 5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50 rad/s的角速度匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接．求电键S合上后，

（1）写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式

（2）电压表和电流表示数；

（3）电阻R上所消耗的电功率是多少？

（4）如保持转子匀速转动，外力每分钟需要对转子所做的功；

（5）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻R的电量．

正确答案

解：（1）感应电动势最大值：

Em=nBSω=100×0.5×0.1×0.2×50 V=50 V

故交变电动势瞬时值的表达式为

e=Em cosωt=50cos50t （V）

（2）感应电动势有效值E==50 V．

电键S合上后，由闭合电路欧姆定律

I= A=2.0 A，

U=IR=2×20 V=40 V．

即电流表示数为 2 A，电压表示数为 40 V．

（3）电阻R上所消耗的电功率 P=IU=2×40 W=80 W．

（4）由于外力做功等于产生热量，根据焦耳定律，

则有：W=Q=I2（R+r）t=22×（20+5）×60J=6.0×103J

（5）由电量表达式，q=I•△t=n=

代入数据，解得 q=3.5×10-2C

答：（1）写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式e=50cos50t （V）

（2）电流表示数为 2 A，电压表示数为 40 V；

（3）电阻R上所消耗的电功率是80W；

（4）如保持转子匀速转动，外力每分钟需要对转子所做的功6.0×103J；

（5）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻R的电量3.5×10-2C．

解析

解：（1）感应电动势最大值：

Em=nBSω=100×0.5×0.1×0.2×50 V=50 V

故交变电动势瞬时值的表达式为

e=Em cosωt=50cos50t （V）

（2）感应电动势有效值E==50 V．

电键S合上后，由闭合电路欧姆定律

I= A=2.0 A，

U=IR=2×20 V=40 V．

即电流表示数为 2 A，电压表示数为 40 V．

（3）电阻R上所消耗的电功率 P=IU=2×40 W=80 W．

（4）由于外力做功等于产生热量，根据焦耳定律，

则有：W=Q=I2（R+r）t=22×（20+5）×60J=6.0×103J

（5）由电量表达式，q=I•△t=n=

代入数据，解得 q=3.5×10-2C

答：（1）写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式e=50cos50t （V）

（2）电流表示数为 2 A，电压表示数为 40 V；

（3）电阻R上所消耗的电功率是80W；

（4）如保持转子匀速转动，外力每分钟需要对转子所做的功6.0×103J；

（5）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻R的电量3.5×10-2C．

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题型：多选题

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多选题

（2015秋•昆明校级月考）一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律如图甲所示，当它对阻值为100Ω的灯泡供电时，灯泡恰好正常发光，电路组成如图乙所示．已知发电机线圈内阻为10Ω，下列说法正确的是（　　）

At=0.005s时线框的磁通量变化率最大

Bt=0时电压表的示数为0

C灯泡额定电压为200V

D发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为40J

正确答案

A,C,D

解析

解：A、当电动势最大时，线框的磁通量变化率最大，所以t=0.005s时线框的磁通量变化率最大，故A正确；

B、根据图象可知，电动势的最大值V，则有效值为，则电压表的示数为：，此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定电压为200V，故B错误，C正确；

D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热，故D正确．

故选：ACD

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题型：多选题

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多选题

矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A交流电压的有效值为V

B交流电压的最大值为V，频率为0.25Hz

C2s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大

D1s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快

正确答案

B,C

解析

解：A、B、根据图象可知，交流电压的最大值为36V，有效值为36V，频率为f==Hz，所以A错误B正确；

C、在2s末，交变电流的电压为零，所以此时的线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大，所以C正确；

D、由图象可知，在1s末，交变电流的电压最大，所以此时的线框平面于磁场平行，所以D错误．

故选BC．

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题型：单选题

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单选题

如图所示的交流电，在0-3内为正弦规律变化，则该交流电压的有效值为（　　）

A10V

B5V

CV

DV

正确答案

C

解析

解：取一个周期进行分段，在前T是正弦式电流，则电压的有效值等于．

后是恒定电流，则有效值等于5V．

则根据有效值的定义有：

解得：U=V

故选：C

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题型：单选题

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单选题

如图所示，10匝矩形线框在磁感应强度B=T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴OO′以角速度ω=100rad/s 匀速转动，线框电阻不计，面积为S=0.3m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L1（0.3W，30Ω）和L2，开关闭合时两灯泡均正常发光，且原线圈中电流表示数为0.04A，则下列判断不正确的是（　　）

A若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为30cos 100t（V）

B理想变压器原、副线圈匝数比为10：1

C灯泡L2的额定功率为0.9 W

D若开关S断开，电流表示数将增大

正确答案

D

解析

解：A、变压器输入电压的最大值为：Um=NBSω=10××0.3×100=30V

从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为：u=Umcosωt=30cos100t（V），故A正确；

B、变压器输入电压的有效值为：U1==30V

开关闭合时两灯泡均正常发光，所以U2==V=3V

所以：===．故B正确；

C、原线圈的输入功率：P1=U1I1=30×0.04W=1.2W

由于原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，所以：PL2=P1-PL1=1.2-0.3=0.9W．故C正确；

D、若开关S断开，输出电压不变，输出端电阻增大，故输出电流减小，故输入电流也减小，电流表的示数减小．故D错误．

本题选错误的，故选：D．

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