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1、交变电流与发电机测评A(基础过关卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一个选项符合题目要求,第68题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.某些国家照明电路使用的正弦式交变电流的频率为60 Hz,电压是110 V,它的电压瞬时值u随时间t变化的关系式是()A.u=110sin 60t VB.u=110sin 120t VC.u=156sin 60t VD.u=156sin 120t V答案:D2.某交变电流电压为u=102sin 314t V,则()A.击穿电压为10 V的电容器能直接接在此电源上B.
2、把电磁打点计时器接在此电源上,打点周期为0.01 sC.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡将被烧坏D.把额定电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡能正常发光答案:D3.如图所示电路中,已知交流电源电压u=200sin 100t V,电阻R=100 。则电流表和电压表的读数分别为()A.1.41 A,200 VB.1.41 A,141 VC.2 A,200 VD.2 A,141 V答案:B4.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路有额定功率为P的小灯泡并
3、正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为()A.(2l2nB)2PB.2(l2nB)2PC.(l2nB)22PD.(l2nB)2P解析:产生感应电动势的最大值为Emax=BLv=B2nl2,E有效=22Emax=2nBl2,又因为P=E有效2R,则R=2(l2nB)2P。答案:B5.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图所示),线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由abcda方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()解析:由题给条件可知,cd在t=0时由题
4、图示位置开始做切割磁感线运动,但其速度方向与磁场方向的夹角在变化,e=Blvcos(为线圈平面与B的夹角),则I=eR=BlvRcos=Bl2Rcos,可知A、B错,又由楞次定律,可判断电流方向,则C对,D错。答案:C6.如图是某种正弦式交变电压的波形图,由图可确定该电压的()A.周期是0.01 sB.最大值是311 VC.有效值是220 VD.表达式为u=220sin 100t V解析:由波形图可知:周期T=0.02s,电压最大值Umax=311V,所以有效值U=Umax2=220V,表达式为u=Umaxsin2TtV=311sin100tV,故选项B、C正确,A、D错误。答案:BC7.在两
5、平行金属板间加上如图中的电压,使原来静止在金属板中央的电子有可能做振动的电压图像是(设两板距离足够大)()解析:图像A中的电压会使电子一直向着一个方向运动,图像D中的电压则会让电子先加速后匀速,再加速再匀速一直向着一个方向运动,图像B、C中的电压能让电子做往复运动。答案:BC8.如图所示,在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕OO轴匀速转动,若要使线圈中的电流峰值减半,可行的方法是()A.只将线圈的转速减半B.只将线圈的匝数减半C.只将匀强磁场的磁感应强度减半D.只将线圈的边长减半解析:由Imax=EmaxR,Emax=NBS,=2n,知A、C、D正确。答案:ACD二、填空题(本题共2小题,共16分
6、。把答案填在题中的横线上)9.(8分)如图所示,线圈面积S=1.410-2 m2,共20匝,总电阻为0.8 ,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,线圈绕OO轴以某一角速度匀速转动时,标有“24 V30 W”的灯泡L正常发光,则线圈转动过程中产生的电动势最大值为 V,线圈转动的角速度为 rad/s。解析:灯泡正常发光时两端电压为24V,流过的电流为I=PU=1.25A,因此电动势的有效值为E=U+Ir=24V+1.250.8V=25V,故最大值为Emax=252V,再由Emax=NBS可得角速度=250rad/s。答案:25225010.(8分)一交变电流电压的瞬时值表达式为u=2202sin
7、314t V,则:(1)该交变电流电压的有效值为 V,频率为 Hz,周期为 s。(2)将该交变电流的电压加在电阻R=20 的两端,通过电阻R的电流瞬时值表达式为i= A。解析:(1)由u=2202sin314tV及u=Emaxsint可知,Emax=2202V,E=Emax2=220V因=314rad,f=1T=2=50HzT=0.02s。(2)由i=UR知,i=2202sin314t20A=112sin314tA。答案:(1)220500.02(2)112sin 314t三、计算题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数
8、值和单位)11.(10分)10匝线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电动势e=102sin 20t V。求:(1)t=0时,线圈内磁通量和磁通量变化率;(2)线圈从中性面开始转动180过程中,感应电动势的平均值和最大值之比。解析:(1)t=0时,电动势的瞬时值为零,即磁通量的变化率为零,t=0可见线圈在中性面位置,穿过线圈的磁通量最大值为max,由Emax=Nmax得max=EmaxN=1021020Wb=2.2510-2Wb。(2)线圈从中性面开始转动180过程中,感应电动势的平均值为:E=Nt=2NBS0.5T=2NBSEEmax=2NBSNBS=2。答案:(1)2.2510-2 Wb0(2)
9、212.(12分)如图所示,一个交流发电机线圈共50匝,ab=0.2 m,bc=0.1 m,总电阻r=10 ,它在B=0.5 T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100转/秒的转速匀速转动。线圈外接R=40 的电阻,当线圈转过14周期时,求:(1)外电阻R上产生的焦耳热Q;(2)这段时间内通过外电阻R的电荷量。解析:(1)线圈转动的过程中产生的感应电动势的最大值为Emax=NBS=500.50.20.1200V=314V有效值为E=Emax2222.1V在R上产生的焦耳热为Q=(ER+r)2Rt=1.94J。(2)求通过R上的电荷量要用平均值,根据法拉第电磁感应定律E=Nt,I=ER+r,通过
10、R上的电荷量为q=It,其中=BS,t=T4,上述方程解得q=0.01C。答案:(1)1.94 J(2)0.01 C13.(14分)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,线圈的匝数n=100,穿过线圈的磁通量随时间t的变化关系如图甲所示,发电机线圈的电阻r=5 ,外电路电阻R=95 ,求串联在外电路中的交变电流表的读数。解析:根据交变电动势的最大值,Emax=nBS,其中BS=1.010-2Wb,还可从图像中得T=3.1410-2s,由=2T=200rad/s代入最大值公式Emax=1001.010-2200V=200VE=Emax2=1002V则交流电流表的读数应为I=ER+r=2A=1.41A。答案:1.41 A6
