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题型:简答题
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简答题

(2011年厦门一中月考)如图10-1-14所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长为L=10 cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1 Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度为ω=2π rad/s,外电路电阻R=4 Ω,求:

图10-1-14

(1)转动过程中感应电动势的最大值;

(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势;

(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势;

(4)交流电压表的示数;

(5)转动一周外力做的功;

(6) 周期内通过R的电荷量为多少?

正确答案

(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V  (5)0.99 J (6)0.0866 C

(1)感应电动势的最大值:EmnBSω=3.14 V.

(2)转过60 °角时的瞬时感应电动势:

eEmcos60°=3.14×0.5 V=1.57 V.

(3)转过60°角的过程中产生的平均感应电动势:

=2.6 V.

(4)电压表示数为外电压的有效值:

UEm·=1.78 V.

(5)转动一周外力做的功等于电流产生的热量:

WQ=()2·=0.99 J.

(6) 周期内通过R的电荷量:

q···

=0.0866 C.

答案:(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V

(5)0.99 J (6)0.0866 C

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简答题

在下图中,降压变压器的变压系数是3,即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V,次级线圈的电阻为0.2 Ω,这台变压器供给100盏(220 V,60 W)的电灯用电.求:

(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率.

(2)接通时次级线圈的端电压.

(3)每盏灯的实际功率.

正确答案

(1) =0. (2) 214.68 V(3) 57.1 W(

 (1)将变压器视为理想变压器.设空载时次级线圈的端电压为U2.

,得U2U1=220 V(2分)

因为空载,次级线圈的负载电阻→∞,次级线圈中的电流为零I2=0,P=I2U2=0. (1分)

(2)接通电路后,100盏灯并联的总电阻为

R=8.07 Ω(1分)

次级线圈中的电流为

I2=26.6 A(1分)

所以次级线圈的端电压     U2′=I2R=214.68 V(1分)

(3)每盏灯的实际功率为P=U2′=57.1 W(1分)

本题考查交流电的产生,交流电图像以及变压器知识,根据公式,可求出副线圈中的电压,因为空载时没有电流,所以副线圈中的电功率为零,因为电线存在电阻,所以变压器的输出电压和电路的端电压是不同的,可根据欧姆定律知识解答,

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简答题

如图所示,一个面积s=0.2m2的单匝圆形线圈,M、N两端间距很小可以忽略,线圈处于变化的磁场中,磁场的磁感应强度按B=T的规律变化。线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=BmScos(t),其中Bm为磁感应强度的最大值,为磁场变化的角速度,线圈的电阻r=2,外接电阻R=18.(电压表为理想交流电压表)求:

(1).当时电压表的示数。

(2).变化的电流一个周期在电阻R上产生的热量Q。

(3).从t=0开始到这段时间通过圆形线圈的电量q.

正确答案

(1)45V;(2)4.5J;(3)

试题分析: (1)由图象知,线圈中产生的交变电流

Em=BmSω=100 V.                           (2分)

有效值      ==50V                      (2分)

电压表的示数U==45V                       (2分)

(2) 交变电流的周期T=                      (2分)

一个周期在电阻R上产生的热量Q=           (4分)

(3)在0~时间内,电动势的平均值 = ①,    (2分)

平均电流                              ②      (1分)

流过灯泡的电荷量q= Δt.                     ③       (2分)

得q=                                            (1分)

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简答题

如图所示,有一闭合的正方形线圈.匝数N=100,边长为10 cm,线圈总电阻为10 Ω.线圈绕OO′轴在B="0.5" T的匀强磁场中匀速转动,每分钟转1 500转,求线圈平面从图示位置转过30°时,感应电动势的值是多少?

正确答案

39.25 V

由题给条件可知:N=100匝,B="0.5" T,f="1" 500 r/min="25" Hz,ω="2πf=5π" rad/s,S="0.01" m2.所以感应电动势的最大值为:

Em="NBSω=100×0.5×50π×0.01" V="78.5" V

从图示位置(即中性面位置)开始计时,产生交变电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt,所以转过30°时的电动势e=Emsin30°=78.5×V="39.25" V.

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简答题

一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈内便产生按正弦规律变化的电流,这就是交流发电机原理.如图3-2-20所示.请思考下列问题:

图3-2-20

(1)实际的发电机,为了运转平稳,轴OO′通常位于ad、bc边的中点连线上.若将轴OO′向左或向右平移任意距离(小于或等于ad/2),线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?

(2)若将线圈abcd换成等面积的圆形线圈,使其绕位于直径的轴匀速转动,线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?

(3)线圈中感应电动势E与时间t的关系表达式的形式是正弦型还是余弦型和什么条件有关?

正确答案

(1)线圈中仍产生规律相同的正弦式电流 (2)线圈中仍产生规律相同的正弦式电流 (3)e=cosωt

(1)如下图设轴OO′向左平移,设离a端距离为x,逆时针转动,从中性面开始计时,经时间t,线圈中的电动势e=B(ab)xωsinωt+B(cd)(ad-x)ωsinωt=B(ab)(ad)ωsinωt=BSωsinωt.由此可见,线圈中仍产生规律相同的正弦式电流,与轴的位置无关.

(2)由(1)可知,线圈中的电动势E=BSωsinωt,与线圈的面积相关,与形状无关.因此,线圈中仍产生规律相同的正弦式电流.

(3)由(1)的推导过程可知,若从中性面开始计时,表达式为正弦型即E=sinωt;若从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时,表达式为余弦型即E=cosωt.

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