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1、
課時作業(yè)(三十六)
1.(2012·廣東卷)某小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交變電動勢為e=50sin100πt(V),對此電動勢,下列表述正確的有 ( )
A.最大值是50 V B.頻率是100 Hz
C.有效值是25 V D.周期是0.02 s
[解析] 從表達(dá)式知該交變電動勢的最大值為50 V,有效值是25 V,A錯,C對.由2πf=100π得f=50 Hz,周期T=0.02 s,D對.
[答案] CD
2.如圖中各圖面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強(qiáng)磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,能產(chǎn)生正弦交變電動勢e=BSωsinωt的圖是 ( )
[解析] 線圈在勻強(qiáng)
2、磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內(nèi))勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的正弦交變電動勢為e=BSωsinωt,由這一原則判斷,A圖和C圖符合要求;B圖中的轉(zhuǎn)軸不在線圈所在平面內(nèi);D圖轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行,而不是垂直.故A、C正確.
[答案] AC
3.如右圖所示,矩形線框置于豎直向下的磁場中,通過導(dǎo)線與靈敏電流表相連,線框在磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,圖中線框平面處于豎直面內(nèi),下述說法正確的是 ( )
A.因?yàn)榫€框中產(chǎn)生的是交變電流,所以電流表示數(shù)始終為零
B.線框通過圖中位置瞬間,穿過線框的磁通量最大
C.線框通過圖中位置瞬間,通過電流表的電流瞬時值最大
D.若使線
3、框轉(zhuǎn)動的角速度增大一倍,那么通過電流表電流的有效值也增大一倍
[答案] CD
4.(2012·南通模擬)面積為S的兩個電阻相同的線圈,分別放在如圖所示的磁場中,圖甲中是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場,線圈在磁場中以周期T繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動,圖乙中磁場變化規(guī)律為B=B0cos,從圖示位置開始計(jì)時,則( )
A.兩線圈的磁通量變化規(guī)律相同
B.兩線圈中感應(yīng)電動勢達(dá)到最大值的時刻不同
C.經(jīng)相同的時間t(t>T),兩線圈產(chǎn)生的熱量相同
D.從此時刻起,經(jīng)T/4時間,流過兩線圈橫截面的電荷量相同
[解析] 甲:Φ甲=B0Scosωt,乙:Φ乙=BScosωt=B0Scosωt,故磁通量
4、變化率相同,又E=,所以電動勢變化規(guī)律也相同,故甲、乙兩種情況電動勢最大值出現(xiàn)時刻及有效值、平均值均同.
[答案] ACD
5.如圖所示,圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時間的變化關(guān)系.若使這兩種電流分別通過兩個完全相同的電阻,則經(jīng)過1 min的時間,兩電阻消耗的電功之比W甲∶W乙為 ( )
A.1∶ B.1∶2
C.1∶3 D.1∶6
[解析] 電功的計(jì)算,I要用有效值計(jì)算,圖甲中,由有效值的定義得()2R×2×10-2+0+()2R×2×10-2=IR×6×10-2,解得I1= A;圖乙中,I的值不變,I2=1 A,由W=UIt=I2Rt,可以
5、得到W甲∶W乙=1∶3,C正確.
[答案] C
6.一只矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間變化的圖象如圖甲所示,則下列說法正確的是 ( )
A.t=0時刻,線圈平面與中性面垂直
B.t=0.01 s時刻,Φ的變化率最大
C.t=0.02 s時刻,交流電動勢達(dá)到最大
D.該線圈產(chǎn)生的交流電動勢的圖象如圖乙所示
[解析] 由Φ-t圖知,t=0時,Φ最大,即線圈處于中性面位置,此時e=0,故A、D兩項(xiàng)錯誤;由圖知T=0.04 s,在t=0.01 s時,Φ=0,最大,e最大,則B項(xiàng)正確;在t=0.02 s時,Φ最大,=0,e=0,則C項(xiàng)錯誤.
6、
[答案] B
7.(2012·揚(yáng)州模擬)如圖甲所示,一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的轉(zhuǎn)軸OO′以恒定的角速度ω轉(zhuǎn)動,從線圈平面與磁場方向平行時開始計(jì)時,線圈中產(chǎn)生的交變電流按照圖乙所示的余弦規(guī)律變化,在t=時刻( )
A.線圈中的電流最大
B.穿過線圈的磁通量最大
C.線圈所受的安培力為零
D.穿過線圈磁通量的變化率最大
[解析] t==,線圈轉(zhuǎn)過90°,線圈平面與磁感線垂直,此時穿過線圈的磁通量最大,穿過線圈磁通量的變化率為零,感應(yīng)電流為零,線圈不受安培力作用,故A、D錯誤,B、C正確.
[答案] BC
8.(2012·連云港模擬)一個閉合的矩形線圈放在勻
7、強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω時,線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E0,周期為T0,外力提供的功率為P0.若使線圈轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)?ω,線圈中產(chǎn)生的交變電動勢的最大值為E,周期為T,外力提供的功率為P.則E、T和P的大小為 ( )
A.E=2E0,T=T0,P=2P0
B.E=E0,T=T0,P=2P0
C.E=2E0,T=T0,P=2P0
D.E=2E0,T=T0,P=4P0
[解析] 設(shè)線圈為N匝,面積為S,所在區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,當(dāng)角速度為ω時,產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢E0=NBSω,周期T0=,外力提供的功率P0===.當(dāng)角速度為2ω時,產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢E=2NBSω=2E
8、0,周期T===T0,外力提供的功率P===4P0.故D正確.
[答案] D
9.如右圖所示,面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r的線圈固定在圖示位置,線圈與阻值為R的電阻構(gòu)成閉合電路,理想交流電壓表并聯(lián)在電阻R的兩端;U形磁鐵以線圈的中心軸線OO′為軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,已知U形磁鐵兩極間的磁場為勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,取磁鐵轉(zhuǎn)動到圖示位置的時刻t=0.則
( )
A.在t=0時刻,線圈處于中性面,流過電阻R的電流為0
B.1 s內(nèi)流過電阻R的電流方向改變次
C.線圈匝數(shù)減少為原來的一半,磁鐵轉(zhuǎn)動角速度增大到原來2倍,電壓表讀數(shù)不變
D.在電阻R的兩端再并聯(lián)一只阻
9、值為R的電阻后,電壓表的讀數(shù)不變
[解析] 在t=0時刻,線圈中的磁通量最小,線圈處于垂直于中性面的位置,感應(yīng)電動勢最大,流過電阻R的電流為最大值,A錯;由于一個周期內(nèi)電流的方向改變兩次,1 s內(nèi)流過電阻R的電流方向改變的次數(shù)為n=2f=,B正確;線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em=NBSω,線圈匝數(shù)減少為原來的一半,磁鐵轉(zhuǎn)動角速度增大到原來2倍,Em不變,由于產(chǎn)生的交變電流為正弦交變電流,因此其有效值為E=也不變,因匝數(shù)減半,內(nèi)阻也減半,外電阻不變.所以路端電壓增加,即電壓讀數(shù)變大,所以C不正確.當(dāng)并聯(lián)一個電阻R后,外電阻內(nèi)電阻不變,所以路端電壓減小,即電壓讀數(shù)減小,所以D錯.
[答案]
10、B
10.將硬導(dǎo)線中間一段折成不封閉的正方形,每邊長為l,它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如右圖所示的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n,導(dǎo)線在a、b兩處通過電刷與外電路連接,外電路接有額定功率為P的小燈泡并正常發(fā)光,電路中除燈泡外,其余部分的電阻不計(jì),燈泡的電阻應(yīng)為 ( )
A. B.
C. D.
[解析] 單匝正方形線圈繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,將產(chǎn)生正弦式電流,則電動勢的最大值Em=Bl2ω=2πnBl2,其有效值E==,計(jì)算小燈泡的額定功率P要用其有效值,即P=.
R==,故只有B選項(xiàng)正確.
[答案] B
11.下圖甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖,其矩形線
11、圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,線圈的匝數(shù)n=100匝、電阻r=10 Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90 Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表.在t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時間t按下圖乙所示正弦規(guī)律變化.求:
(1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值;
(2)電路中交流電壓表的示數(shù).
[解析] (1)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢的最大值
Em=nBSω 而Φm=BS,ω=,所以Em=
由Φ-t圖線可知:Φm=2.0×10-2 Wb,
T=6.28×10-2 s 所以Em=200 V.
(2)電動勢的有效值E=Em=10
12、0 V
由閉合電路的歐姆定律,電路中電流的有效值為
I== A 交流電壓表的示數(shù)為
U=IR=90 V≈127 V.
[答案] (1)200 V (2)127 V
12.如下圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種振動發(fā)電裝置的示意圖,它的結(jié)構(gòu)是一個套在輻向形永久磁鐵槽中的半徑為r=0.10 m、匝數(shù)n=20匝的線圈,磁場的磁感線均沿半徑方向均勻分布(其右視圖如下圖乙所示).在線圈所在位置磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小均為B= T,線圈的電阻為R1=0.50 Ω,它的引出線接有R2=9.5 Ω的小電珠L.外力推動線圈框架的P端,使線圈沿軸線做往復(fù)運(yùn)動,便有電流通過小電珠.當(dāng)線圈運(yùn)動速度v隨時間t變化的規(guī)律
13、如下圖丙所示時(摩擦等損耗不計(jì)).求:
(1)小電珠中電流的最大值;
(2)電壓表的示數(shù);
(3)t=0.1 s時外力F的大小;
(4)在不改變發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的條件下,要使小電珠的功率提高雙倍,可采取什么辦法(至少說出兩種方法)?
[解析] (1)由題意及法拉第電磁感應(yīng)定律知道,由于線圈在磁場中做往復(fù)運(yùn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小符合正弦曲線變化規(guī)律,線圈中的感應(yīng)電動勢的最大值為:Em=nBlv=nB2πrvm,電路總電阻為:R1+R2,那么小電珠中電流的最大值為Im== A=0.16 A.
(2)電壓表示數(shù)為有效值
U==ImR2=×0.16×9.5 V=0.76 V≈1.07 V.
(3)當(dāng)t=0.1 s也就是T/4時,外力F的大小為F=nB2πrIm=vm=0.128 N.
(4)提高vm 用變壓器
[答案] (1)0.16 A (2)1.07 V (3)0.128 N
(4)提高vm 用變壓器
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