- 电磁感应
- 共8761题
如图所示为矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦交变电流随时间变化的图象,由图可知:电流的有效值为______A,频率为______Hz.
正确答案
10
解析
解:由图可知,有效值为:I==
=
A,
频率为:f==
=10Hz.
故答案为:,10.
如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为 B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R.线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,从中性面开始计时线框中感应电动势的瞬时值的表达式e=______,线框中感应电流的有效值I=______.线框从中性面开始转过
的过程中,通过导线横截面的电荷量q=______.
正确答案
BSωsinωt
解析
解:交流电的最大值EM=BSω;因为是从中性面开始计时,故e=BSωsinωt;
有效值E==
;
由法拉第电磁感应定律可知:
=
=
q=It==
=
故答案为:BSωsinωt;;
三个相同的电阻,分别通过图甲、乙、丙所示的交变电流,三个图中的I0和周期T相同.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:甲的有效值为:I=,由Q=I2Rt可知一个周期内甲的发热量为:Q1=
.
乙前后半个周期电流大小相等,故其发热量为:Q2=I02RT.
丙只有前半个周期有电流,故其发热量为:Q3=I02R×T=
故可知在相同时间内,甲丙发热量相等,是乙发热量的,故A正确,BCD错误.
故选:A.
一个小型应急交流发电机.内部为n=50匝边长L=20cm的正方形线圈,总电阻为r=1.0Ω.线圈在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴匀速转动.发电机对一电阻为R=9.0Ω的电灯供电,线路中其它电阻不计,若发电机的转动角速度为ω=100rad/s时,电灯正常发光.求:
(1)交流发电机发出的电动势的最大值;
(2)电灯正常发光的功率;
(3)从图示位置开始,线圈转过30°的过程中,通过电灯的电量.
正确答案
解:
(1)电动势的最大值为Em=nBSω=nBωL2=50×0.1×0.04×100=20 V
(2)电动势的有效值为E==
=10
V
流过电灯的电流为I==
=
A
电灯正常发光的功率P=I2R=18W
(3)q=t=
=
=
=0.01C;
答:(1)交流发电机发出的电动势的最大值为20V;
(2)电灯正常发光的功率为18W;
(3)从图示位置开始,线圈转过30°的过程中,通过电灯的电量为0.01C.
解析
解:
(1)电动势的最大值为Em=nBSω=nBωL2=50×0.1×0.04×100=20 V
(2)电动势的有效值为E==
=10
V
流过电灯的电流为I==
=
A
电灯正常发光的功率P=I2R=18W
(3)q=t=
=
=
=0.01C;
答:(1)交流发电机发出的电动势的最大值为20V;
(2)电灯正常发光的功率为18W;
(3)从图示位置开始,线圈转过30°的过程中,通过电灯的电量为0.01C.
在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图所示,线圈与一阻值R=9Ω的电阻串联在一起,线圈的电阻为1Ω.则( )
正确答案
解析
解:由图可知,电压的最大值Um=100V.角速度为100πrad/s
A、电流的最大值为Im==
A=10A,故通过电阻R的电流瞬时值表达式为i=10sin100πt(A),故A错误;
B、电阻R两端的电压有效值为=
V,故B错误;
C、1s内电阻R上产生的热量为Q==450J,故C正确
D、图中t=1×10-2s时,感应电动势为零,线圈平面与磁场方向垂直,磁通量最大,线圈位于中性,故D正确.
故选:CD.
一小型交流发电机产生正弦式交变电流,其电压“随时间f变化的规律如图所示.发电机线圈电阻为5Ω,当发电机输出端仅接入一个95Ω的纯电阻用电器时,用电器恰能正常工作.求:
(1)通过该用电器的电流值;
(2)该用电器的额定功率是多少.
正确答案
解:由图可知,电流的电压的有效值为100V;
则电流I==
=1A;
(2)电阻的发热功率:
P=I2R=1×95=95W.
答:(1)通过该用电器的电流值为1A;
(2)电阻的额定功率为95W.
解析
解:由图可知,电流的电压的有效值为100V;
则电流I==
=1A;
(2)电阻的发热功率:
P=I2R=1×95=95W.
答:(1)通过该用电器的电流值为1A;
(2)电阻的额定功率为95W.
如图所示,一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=100,穿过每匝线圈的磁通量φ随时间按正弦规律变化,发电机线圈内阻r=4.0Ω,外电路中的电阻R=6Ω,灯泡L电阻RL=12Ω,不计其它电阻,交流电流表为理想电流表.求:
(1)线圈转动的角速度ω;
(2)交流电流表的读数;
(3)在1min内,电阻R产生的热量.
正确答案
解:(1)由图象可读出交流电的周期T=3.14×10-2s
则:ω==200rad/s
(2)并联电路中电阻的关系:=
+
得:R外==4Ω
E=nφmω
根据闭合电路欧姆定律:I==
A
(3)U=IR外
Q=t=5×104J
答:(1)线圈的角速度200 rad/s;
(2)交流电流表的读为A;
(3)在1min内,电阻R产生的热量5×104J.
解析
解:(1)由图象可读出交流电的周期T=3.14×10-2s
则:ω==200rad/s
(2)并联电路中电阻的关系:=
+
得:R外==4Ω
E=nφmω
根据闭合电路欧姆定律:I==
A
(3)U=IR外
Q=t=5×104J
答:(1)线圈的角速度200 rad/s;
(2)交流电流表的读为A;
(3)在1min内,电阻R产生的热量5×104J.
在水平方向的匀强磁场中有一矩形线框abcd面积为S,可绕垂直于磁场方向的水平轴转动.匀强磁场的磁感应强度为B,初位置时线圈平面与B平行,如图所示.求:
(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ1为多少?
(2)当线框沿图示位置绕OO′轴转过60°时,磁通量Φ2为多少?这一过程中磁通量的变化量为多少?
(3)当线框沿图示位置绕OO′轴转过90°时,磁通量Φ3为多少?若从这个时刻再转过180°则此过程中磁通量的变化量为多少?
正确答案
解:(1)初始位置线圈与磁场平行;故磁通量Φ1=0;
(2)转过60°时,磁通量Φ2=BScos60°=;
磁通量的变化量△Φ=Φ2-Φ1=;
(3)转过90°时,磁通量Φ3=BS;
再转180度时,磁通量变为Φ4=-BS;
磁通量的变化量△Φ2=Φ4-Φ3=-2BS;
答:(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ1为0;
(2)当线框沿图示位置绕OO′轴转过60°时,磁通量Φ2为多少?这一过程中磁通量的变化量为
(3)当线框沿图示位置绕OO′轴转过90°时,磁通量Φ3为BS?若从这个时刻再转过180°则此过程中磁通量的变化量为2BS.
解析
解:(1)初始位置线圈与磁场平行;故磁通量Φ1=0;
(2)转过60°时,磁通量Φ2=BScos60°=;
磁通量的变化量△Φ=Φ2-Φ1=;
(3)转过90°时,磁通量Φ3=BS;
再转180度时,磁通量变为Φ4=-BS;
磁通量的变化量△Φ2=Φ4-Φ3=-2BS;
答:(1)初位置时穿过线框的磁通量Φ1为0;
(2)当线框沿图示位置绕OO′轴转过60°时,磁通量Φ2为多少?这一过程中磁通量的变化量为
(3)当线框沿图示位置绕OO′轴转过90°时,磁通量Φ3为BS?若从这个时刻再转过180°则此过程中磁通量的变化量为2BS.
一个阻值为2Ω的矩形线圈,在匀强磁场中匀速转动,产生正弦式交变电流.已知从中性面转过90°时的感应电动势是10V,则线圈中感应电动势的峰值为______V,电流的峰值为______A.
正确答案
10
5
解析
解:从中性面转过90度线圈产生的电动势最大,即为交流电的峰值,故其峰值为10V;
由欧姆定律可知,电流的最大值为:Im==5A;
故答案为:10;5.
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( )
正确答案
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.
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.
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+
+
.
如图是某正弦式交变电流的图象,则此正弦式交变电流的频率为______Hz,电流的有效值为______A.
正确答案
50
5
解析
解:由图可知,该交流电的电流最大值为5A,周期为0.02s,
所以有有效值:I==5A,
频率:f==50Hz.
故答案为:50;5
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.
一交流电压为u=100sin100πt V,由此表达式可知( )
正确答案
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=100
sin100πt V=100V,故D正确;
故选:ABD.
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