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4变压器课后篇稳固提高基础稳固1.钳形电流表的外形和构造如图甲所示。
图甲中电流表的读数为1.2 A,图乙顶用同一电缆线绕了3匝,则()A. 这类电流表能测直流电流, 图乙的读数为2. 4 AB. 这类电流表能测交变电流, 图乙的读数为0. 4 AC.这类电流表能测交变电流, 图乙的读数为3. 6 AD.这类电流表既能测直流电流, 又能测交变电流, 图乙的读数为3. 6 A分析钳形电流表的工作原理是电磁感觉, 所以它只好测交变电流, 依据变压器的原理, I1n1=I0n0, 此中n1指钳形电流表内部线圈的匝数, n0指待测电流导线的匝数, I1指外接电流。
当在图乙顶用同一电缆线绕了n0'= 3匝,则知足I 2n1=I 0n0', 解得I 2=3I 1=3.6 A。
答案C2. ( 多项选择 ) 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶ 1, 以下说法中正确的选项是()A. 穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B.穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C.原、副线圈每一匝产生的电动势刹时价之比为10∶1D.正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶ 1分析关于理想变压器, 穿过两个线圈的磁通量同样, 磁通量变化率同样, 每匝线圈产生的感觉电动势相等 , 输入功率等于输出功率。
答案 BD3.如下图 , 能够将电压高升供应电灯的变压器是图()分析变压器应当接在沟通电路中, 升压变压器应当副线圈的匝数大于原线圈的匝数。
答案 C4.在变电站里 , 常常要用沟通电表去监测电网上的强电流, 所用的器械叫电流互感器。
如下图的四个图中 , 能正确反应其工作原理的是()分析电流互感器应是测电流的 , 应串连在火线上 , 应选项 B、 D 错误 ; 同时 , 由I1n1=I2n2知 , 要使I2<I1, 须使 n2>n1,应选项A正确,选项C错误。
答案 A5.如下图 , 理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1, 原线圈接正弦沟通电源, 副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只 , 且灯泡正常发光, 则 ()A. 电流表的示数为AB. 电流表的示数为AC.电源输出功率为 1 200 WD.原线圈端电压为11 V分析由题意知流经副线圈的电流I2=A=A, 则电流表的示数为I 1=A, 选项 A正确而 B错误;因为是理想变压器, 故电源输出的功率等于灯泡耗费的功率, 选项 C错误 ; 由U1=×220 V =4 400 V 知 ,选项 D 错误。
交变电流 测试题一、选择题1、在电能输送过程中，若输送的电功率一定，输电线电阻一定时，则在输电线上损耗的电功率（ ）A 、和输送电线上的电压降的平方成反比；B 、和输送电流的平方成反比；C 、和输送电线上的电压降的平方成正比；D 、和输送电流平方成正比。
2．一个按正弦规律变化的交变电流的 i -t 图象如图所示.根据 图象可以断定 （ ）A ．交变电流的频率 f =0.2 HzB ．交变电流的有效值I =14.1 AC ．交变电流瞬时值表达式 i =20sin0.02t AD ．在t =8T时刻，电流的大小与其有效值相等3．某交变发电机的感应电动势与时间的关系如图所示，如果其他条件不变仅使线圈的转速加倍，则交流电动势的最大值周期将分别变为（ ）A ．400V ，0.02sB ．200V ，0.02sC ．400V ，0.08sD ．200V ，0.08s4．如图所示的理想变匝器，n 1=1100匝，n 2=60匝，n 3=45匝，电源电压为220 V.如需要向用电器R 供应3 V 的电压，则 A.a 应接到d ，b 接到c B.a 应接到b C.a 应接到c ，b 接到d D.以上接法都不行 5．如图所示的电路中，当a 、b 端加直流电压时，L 1灯发光，L 2灯不亮；当加同样电压的交流电源时，L 1灯发光但较暗，L 2灯发光较亮.那么以下正确的是（ ） A ．A 中接的是电感线圈，B 中接的是电容器 B ．A 中接的是电容器，B 中接的是电感线圈 C ．A 中接的是电阻，B 中接的是电容器D ．若加的交流电频率增大，电压不变，则L 1灯变更暗，L 2灯变更亮 6．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是（ ）A ．102 AB ．10 AC ．72 AD ．7 A7．发电厂发电机的输出电压为U 1，发电厂至学校的输电导线总电阻为R ，通过导线的电流为I ，学校得到的电压为U 2.则输电线上损耗的功率可表示为 （ ）A ．RU 21B ．RU U 221)( C ．IU 1D ．I (U 1－U 2)8．如图所示，有两个输出电压相同的交流电源，第一个电源外接一个电阻R 1，第二个电源外接一个变压器，变压器的初级线圈匝数为n 1，次级线圈的匝数为n2，变压器的负载为一个电阻R 2，测得两个电源的输出功率相等。
高中物理交变电流练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．避雷针能起到避雷作用，其原理是（） A ．尖端放电B ．静电屏蔽C ．摩擦起电D ．同种电荷相互排斥2．理想变压器原、副线圈的电流分别为，1I 、2I ，电压分别为1U 、2U ，功率分别为1P 、2P ，关于它们之间的关系，正确的说法是（ ） A ．2I 由1I 决定 B ．2U 与负载有关 C ．1P 由2P 决定D ．以上说法都不对3．家庭电路中电压的瞬时值表达式为220sin314(V)=U t ，则交流电压的有效值是（ ）A ．220VB ．C ．110VD ．4．如图所示的交流电路中，灯L 1、L 2和L 3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变但频率增大，各灯的亮、暗变化情况为（ ）A ．灯L 1、L 2和L 3均变暗B ．灯L 1、L 2均变亮，灯L 3变暗C ．灯L 1不变，灯L 2变暗，灯L 3变亮D ．灯L 1不变，灯L 2变亮，灯L 3变暗5．某电路中的电流随时间的变化规律如图所示，让该电流通过一个阻值为2Ω的电阻，在3s 内产生一定的热量，如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻，也能在3s 内产生相等的热量，则这个电流值为（ ）A ．BC ．1.5AD ．3A6．小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。
线圈绕垂直于磁场的水平轴OO '沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是（）A．图示位置的线圈位于中性面B．线圈经过图示位置时磁通量的变化率最大C．线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变D倍7．矩形线框ABCD以恒定的角速度ω绕对角线AC转动。
AC的左侧存在着垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，已知AB长为1l，BC长为2l，线框电阻为R。
则线框转动一周的过程中电阻上产生的热量为（）A．222124B l lRωB．222124B l lRπωC．222122B l lRπωD．2222124B l lRπω8．如图所示为街头通过降压变压器给用户供电的示意图。
第三章交变电流1 交变电流基础过关练题组一交变电流1.(2020甘肃天水一中高二月考,改编)关于交变电流的理解,下列说法正确的是( )A.大小随时间做周期性变化的电流叫交变电流B.交流就是正弦式交变电流C.我们的照明用电是交流电D.电池提供的也是交变电流2.(2020江苏宿迁高二上月考)下列e-t图像中不属于交流的有( )3.关于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图像,下列描述正确的是( )A.电流的大小变化,方向也变化,是交流电B.电流的大小变化,方向不改变,不是交流电C.电流的大小不变,方向不变,是直流电D.电流的大小不变,方向变化,是交流电题组二交变电流的产生4.(2019重庆大学城一中高二月考)如图所示,哪种情况线圈中不能产生交变电流( )5.(2020福建平和一中高二月考)如图所示是交流发电机的示意图,甲、乙、丙、丁分别表示线圈转动过程中的四个位置,其中甲、丙中的线圈与磁场方向垂直,乙、丁中线圈与磁场方向平行,则在线圈转动的过程中,电流表有电流通过的位置是(深度解析)A.甲、丙B.丙、丁C.甲、乙D.乙、丁6.(2020安徽阜阳三中高二月考)交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是(深度解析)A.转到图甲位置时,通过线圈的磁通量变化率最大B.转到图乙位置时,线圈中产生的感应电动势为零C.转到图丙位置时,线圈中产生的感应电流最大D.转到图丁位置时,AB边中感应电流方向为A→B7.(2019湖北宜昌示范高中协作体高二联考)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是( )A.线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次B.线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变C.线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次D.线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次题组三交变电流的变化规律8.(2020山西实验中学高二月考)如图所示,各图中面积均为S的线圈绕其对称轴或中轴在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动,从图示时刻开始计时,能产生正弦交变电动势e=BSω sin ωt的是( )9.如图甲所示,矩形线圈ABCD在匀强磁场中逆时针匀速转动时,线圈中产生的交变电流如图乙所示。
4电能的输送基础过关练题组一高压输电分析及输电损耗1.(2020湖南常德高二上期末)远距离输电都采用高压输电,其优点是()A.可增大输电电流B.可加快输电速度C.可增大输电功率D.可减少输电线上的能量损失2.(2020重庆高二上期末)在远距离输电过程中,若输送的电功率一定,输电线的电阻不变,则输电线上的功率损失(深度解析)A.与输电线上的电压损失的平方成正比B.与输送电压的平方成正比C.与输送电压成反比D.与输电电流成正比3.(2021江西宜春高二下月考)假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。
保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1 000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为()A. B. C.2P D.4P4.某电站用11 kV交变电压输电,输送功率一定,圆柱形输电线的电阻为R,现若用变压器将电压升高到220 kV,下列说法正确的是()A.因I=,所以输电线上的电流增为原来的20倍B.因I=,所以输电线上的电流减为原来的C.因P=,所以输电线上损失的功率增为原来的400倍D.若要使输电线上损失的功率不变,可将输电线的直径减为原来的题组二电网输电分析与计算5.(2020广东茂名一中高二期中)如图所示为模拟远距离输电的电路,升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶k,降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3∶n4=k∶1,模拟输电导线的电阻r=3 Ω,T2的负载是规格为“15 V,45 W”的灯泡L。
当T1的输入电压为16 V时L正常发光,两个变压器均可视为理想变压器,则k的值为()A. B.3 C.4 D.96.如图为远距离输电的示意图,若电厂的输出电压u1=220 sin 100πt(V),则下列表述不正确的是()A.U1<U2,U3>U4B.U1=220 VC.若U2提高为原来的10倍,输电线上损失的功率为原来的D.用户得到的交变电流频率为25 Hz7.(2021吉林长春榆树高级中学高二下期中)发电机输出功率为40 kW,输出电压为400 V,用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶5的变压器升压后向远处供电,输电线的总电阻为5 Ω,然后再用降压变压器将电压降为220 V供用户使用,求:(1)输电线上损失的电功率是多少;(2)降压变压器原、副线圈的匝数比是多少。
高中物理-交变电流同步练习一.选择题1、图5-1-4所示各的电流中不是交流电的是：[ ]图5-1-42、如图5-1-5所示,一线圈在匀强磁场中匀速转动,经过图所示位置时,（）A.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小B.穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大C.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大D.穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小3、交流发电机在工作时的电动势为e＝E m sin t,若将其线框的转速提高到原来的两倍,其他条件不变,则其电动势变为（）A.E m sin t/2B.2E m sin t/2C.E m sin2tD.2E m sin2t4、如图5-1-6所示,若线框abcd不闭合,当磁铁转动时,下列说法中正确的是（）A.线框中产生感应电动势,可跟随磁铁转动B线框中不产生感应电动势,可跟随磁铁转动C.线框中产生感应电动势,不跟随磁铁转动D.线框中不产生感应电动势,不跟随磁铁转动图5-1-6图5-1-55、闭合线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的交流电瞬时值的表达式为t i π100sin 2.0=,从t ＝0到第一次出现通过线圈的磁通量变化率最大值的时间为（ ）A.s 501B.s1001 C.s 2001 D.s 40016、矩形线圈的面积为S ,匝数为n ,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,绕垂直于磁场的轴OO 以角速度ω匀速转动。
当转到线圈平面与磁场垂直的图5-1-7示位置时（ ）A.线圈中的电动势为0B.线圈中的电动势为ωnBSC.穿过线圈的磁通量为0D.线圈不受安培力作用7、线圈在磁场中转动时产生的交变电流如图5-1-8所示,从图中可知：[ ]A.在A 和C 时刻线圈平面与磁场垂直B.在B 和D 时刻穿过线圈的磁通量最大C.在A 和C 时刻,感应电流改变方向D.若从O 时刻到D 时刻的时间为0.02s,则在1s 内交变电流的方向改变50次8、一矩形线圈,绕与匀强磁场垂直的中心轴OO ′按顺时针方向旋转.引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连接,两个半圆环分别与固定电刷A .B 滑动接触,电刷间接有电阻,如图5-1-9所示,在线圈转动过程中,通过电阻的电流：[ ] Ａ.大小和方向都不断变化 Ｂ.大小和方向都不变Ｃ.大小不断变化,方向 A →R →B Ｄ.大小不断变化,方向从 B →R →A二.填空题图5-1-7图5-1-85-1-99、一个交变电流发电机产生的电动势为e=200sin100πtV,如果把线圈和一个阻值为100Ω的电阻组成闭合回路,线圈的电阻可略去不计,那么,流过电阻的电流瞬时表达式为i=A,电阻两端电压瞬时表达式u= V。
第三章电磁感应三、交变电流课时训练14交变电流1、关于交变电流与直流电的说法中，正确的就是（）A、如果电流大小做周期性变化，则一泄就是交变电流B、直流电的大小可以变化，但方向一泄不变C、交变电流一左就是按正弦或余弦规律变化的D、直流电的方向可以发生周期性变化答案:B解析：直流电与交变电流的区别在于电流的方向就是否变化，方向不变的为宜流电，方向变化的为交变电流，故B项正确、2、某交变电压为u=10sin314t（V）,贝9 （）A、击穿电压为10 V的电容器能直接接在此电源上B、把电磁打点计时器接在此电源上，打点周期为0、01 sC、把额左电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡将被烧坏D、把额左电压为10 V的小灯泡直接接在此电源上，小灯泡能正常发光答案:D解析:电容器的击穿电压应该就是交变电流的最大值，所以A错、交变电流的频率为50 Hz, 周期为0、02 s,B错、小灯泡的额定电压为有效值，C错误，D正确、3、如图所示，在垂直于纸面的范伟I足够大的匀强磁场中，有一个矩形闭合线圈abed,线圈平而与磁场垂直,OQ2就是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使英中产生感生电流（）A、向左或向右平动B、向上或向下平动C、绕OQ?转动D、平行于纸面向里运动答案：C4、（2013 •广东学业水平考试）某实验电路如图所示，电路接入交变电流，灯亮，保持电压不变使频率逐渐增大，观察到灯逐渐变亮，则X接入的就是（）A、电容器B、电感器C、电阻器D、保险丝答案:A解析：电容器具有“通髙频，通交流“的特点，频率越髙，它在电路中分得电压越小，而灯L分得电压就越大，故越亮，所以选A、5、关于正弦式交变电流的有效值，下列说法中正确的就是（）A、有效值就就是交变电流在一周期内的平均值B、交变电流的有效值就是根据电流的热效应来泄义的C、在交流电路中，交流电流表与交流电压表的示数表示的都就是有效值D、对于正弦式交变电流，最大值的二次方等于有效值二次方的两倍答案:BCD解析:交变电流的有效值就是根据电流的热效应立义的，所以选项A错,B对;交流电流表与交流电压表的示数就是有效值，故C选项正确;对正弦式交变电流，最大值与有效值的关系就是U n=U, I F I,故D选项正确、6、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间成正弦函数关系，如图所示、下列说法中正确的就是（）A、交变电流的周期为0. 125 sB、交变电流的频率为8 HzC、交变电压的有效值为20 VD、交变电压的最大值为20 V答案：D解析:由题图可知交变电流的周期T=0、250 s,频率f==4Hz,故选项A、B错误；交变电压最大值由图象知U…=20 V,所以有效值为U==10 V,所以C项错,D项正确、7、如图所示为某品牌电热水器的铭牌，从表中读取的信息可知所用交变电流的频率就是多少？周期：50 Hz 0.02 s 220 V解析：由图表知，频率f=50IIz,所以周期T== s=0. 02s、由图知该热水器所加交变电压的有效值U=220 V,所以最大值U,=U=220\\8、电路两端的交流电压u=UnSin314tV,在AO. 005s时的值为10V,则接在电路两端的电压表的读数为多少?答案久07 V解析:由u=U n sin 314t V及t=0.005 s时，u=10 V可知URO V,所以其有效值U=0.707心0. 707x10—7、07 V,故接在电路两端的电压表的示数为7、07 V.。
交变电流一、选择题1. ( 2分) 关于交变电流和直流电流的说法中正确的是（）A. 如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流B. 直流电流的大小和方向一定不变C. 交变电流一定是按正弦规律变化的D. 交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化2. ( 2分) 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（）A. 线圈每转动一周，指针左右摆动两次B. 图示位置为中性面，线圈中无感应电流C. 图示位置ab边的感应电流方向为a→bD. 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零3. ( 2分) 欲增大交流发电机的感应电动势而不改变频率，下面措施中不能采用的是（）A. 增大转速B. 增大磁感应强度C. 增加线圈匝数D. 增大线圈的包围面积4. ( 2分) 如图所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度ω逆时针匀速转动。
若以线圈平面与磁场夹角θ＝0°时（如图）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。
则下列四幅图中正确的是（）A. B.C. D.5. ( 2分) 如图甲所示，a、b为两个并排放置的共轴线圈，a中通有如图乙所示的交变电流，则下列判断错误的是（）A. 在t1到t2时间内，a、b相吸B. 在t2到t3时间内，a、b相斥C. t1时刻两线圈间作用力为零D. t2时刻两线圈间吸引力最大二、多项选择题6. ( 3分) 如图所示的4种电流随时间变化的图中，属于交变电流的有（）A. B. C. D.7. ( 3分) 关于中性面，下列说法正确的是（）A. 中性面就是穿过线圈的磁通量为零的面B. 中性面就是线圈中磁通量变化率为零的面C. 线圈过中性面时，电流方向必改变D. 线圈过中性面时，感应电动势为零8. ( 3分) 如图所示，一面积为S的单匝矩形线圈处于有界磁场中，能在线圈中产生交变电流的是（）A. 将线圈水平向右匀速拉出磁场B. 使线圈以OO′为轴匀速转动C. 使线圈以ab为轴匀速转动D. 磁场以B＝B0sin ωt规律变化三、填空题9. ( 3分) 闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min，若线圈平面转至与磁场方向平行时的电动势为2 V，则从中性面开始计时，所产生的交流电动势的表达式为e＝ V，电动势的峰值为 V，从中性面起经148s，交流电动势的大小为 V。
一、选择题1．(0分)[ID：128881]如图所示，单匝线框在匀强磁场中匀速转动，周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线框电阻为2 Ω。
若线框从图示位置转过 60°时感应电流的瞬时值为 1A。
则下列说法正确的是（）A．线框匀速转动过程中消耗的电功率为 8WB．线框中感应电流的有效值为 2AC．线框在图示的位置磁通量变化率为零D．从图示位置开始计时，在任意时刻穿过线框磁通量的表达式为Φ=22sinT tTππ（W b）2．(0分)[ID：128870]如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同。
若接在220V，60Hz的交变电压两端，则（）A．三只灯泡亮度不变B．三只灯泡都将变亮C．a亮度不变，b变亮，c变暗D．a亮度不变，b变暗，c变亮3．(0分)[ID：128849]对于如图所示的电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是（）A．电流大小变化，方向不变，是直流电B．电流大小、方向都变化，是交流电C．电流的周期是0.2s，最大值是0.2AD．电流做周期性变化，是交流电4．(0分)[ID：128846]如图所示，一个理想变压器原线圈的匝数为 50 匝，副线圈的匝数为100 匝，原线圈两端接在光滑的水平平行导轨上，导轨间距为 L=0.4m．导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻R ＝20Ω，图中交流电压表为理想电压表．导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为 1T 的匀强磁场．导体棒在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为：v ＝5s in10πt (m/s)，则下列说法正确的是( )A．水平外力为恒力B．电压表的示数为52VC．R 的功率为 0.2WD．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为 0.04Wb/s5．(0分)[ID：128842]如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2（阻值随光照增强而减小），开关K开始时处于闭合状态，下列说法正确的是A．当光照变弱时，变压器的输入功率增加B．当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加C．当开关K由闭合到断开，原线圈中电流变大D．当U增大时，副线圈中电流变小6．(0分)[ID：128840]如图所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO'与磁场边界重合，线圈按图示方向匀速转动，若从图示位置开始计时，并规定→→→→为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是（）电流方向沿a b c d aA．B．C．D．7．(0分)[ID：128834]图为远距离输电的电路原理图，则下列判断正确的是（）A．U1>U2B．U2=U3C．I4<I2D．I1>I28．(0分)[ID：128826]如图所示，标有“220V，40W”的灯泡和标有“20μF 360V”的电容器并联到交流电源上，V 为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关 S。
高中物理-交变电流 同步练习我夯基 我达标1.如图5-1-9所示,一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e 随时间t 的变化如图5-1-9所示,下列说法中正确的是（ ）图5-1-9A.t 1时刻通过线圈的磁通量为零B.t 2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当e 变换方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大思路解析：t 1、t 3时刻线圈中的感应电动势e=0,故此时线圈通过中性面,线圈的磁通量为最大,磁通量的变化率为零,故A 、C 选项不正确.t 2时刻e=-E m ,线圈平面与磁感线平行,故B 选项不正确.每当e 变化方向时（中性面时刻）,通过线圈的磁通量的绝对值最大,故D 选项正确. 答案:D2.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5-1-10的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导线在a 、b 两处上通过电刷与外电路连接,外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为（ ）图5-1-10A.P nB l 22)2(πB.PnB l 22)(2πC.P nB l 2)(22D.PnB l 22)(思路解析：P=R2ε,所以R=PnB l Pn Bl PBl PP2222222max2)(2)22()2()2(ππωεε====,所以B 选项正确.答案:B3.交流发电机在工作时电动势为e=E m sin2ωt V ,若将发电机的速度提高一倍,同时将电枢所围面积减小一半,其他条件不变,则其电动势变为（ ） A.e ′=E m sin2t ω B.e ′=2E m sin2t ωC.e ′=E m sin2ωtD.e ′=E m 2sin2ωt思路解析：交变电压瞬时值表达式为e=E m sin2ωt,而E m =NBS ω,ω=2πn,当ω加倍而S 减半时,E m 不变,应选C 项. 答案:C4.矩形线圈的匝数为50匝,在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时,穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图5-1-11所示.下列结论正确的是( )图5-1-11A.在t=0.1 s 和t=0.3 s 时,电动势最大B.在t=0.2 s 和t=0.4 s 时,电动势改变方向C.电动势的最大值是157 VD.在t=0.4 s 时,磁通量变化率最大,其值为3.14 Wb/s思路解析：从图中可知,在0.1 s 和0.3 s 时刻,穿过线圈的磁通量最大,此时刻磁通量的变化率等于零；0.2 s 和0.4 s 时刻,穿过线圈的磁通量为零,但此时刻磁通量的变化率最大,由此得选项AB 错误.根据电动势的最大值公式：E m =nBS ω,Φm =BS,ω=2π/T,可得： E m =50×0.2×2×3.14/0.4 V=157 V ；磁通量变化率的最大值应为nE m=3.14 Wb/s,故CD 正确. 答案:CD5.闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的正弦交变电流i=I m sin ωt.若保持其他条件不变,使线圈的匝数及转速各增加1倍,则电流的变化规律为i ′=_____________.思路解析：由电动势的最大值知,最大电动势与角速度成正比,与匝数成正比,所以电动势最大值为4E m ,匝数加倍后,其电阻也应该加倍,此时线圈的电阻为2R,根据欧姆定律可得电流的最大值为I m ′=4E m 2R=2I m . 答案:2I m sin2ωt6.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动,线圈共100匝,转速为π10r/s,在转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为0.06 Wb.则线圈平面转到与磁感线平行时,感应电动势为____________ V ,当线圈平面与中性面夹角为4π时,感应电动势为____________ V . 思路解析：线圈转动的角速度为ω=2πf=20 rad/s,电动势的最大值E m =nBS ω=100×0.06×20 V=120 V ；根据瞬时值方程e=E m sin ωt=120×sin 4πV=602 V . 答案:120 6027.发电机的转子是匝数为100匝、边长为20 cm 的正方形线圈,将它置于磁感应强度B=0.05 T 的匀强磁场中,绕着垂直于磁感线方向的轴以ω=100π rad/s 的角速度转动,当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时,线圈和外电路的总电阻R=10 Ω. (1)写出交流电流瞬时值表达式；(2)线圈从计时开始,转过3π过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？ 思路解析：(1)感应电动势的最大值为E m =nBS ω=20π V ,I m =R Em =2π,由于从与磁场方向垂直位置开始计时,也就是从中性面计时,因此瞬时值用正弦表达：i=2πsin100πt A. (2)线圈从计时开始,转过3π的过程中,通过某一截面的电荷量应该用平均值来计算q=It=n tR∆∆ΦΔt=Rn ∆Φ. ΔΦ=BS-BScos213=πBS,代入电荷量方程得q=RnBS 2=1×10-2 C. 答案:（1）i=2πsin100πt A （2）1×10-2 C8.如图5-1-12所示,匀强磁场B=0.1 T,所用矩形线圈的匝数N=100,边长ab=0.2 m,bc=0.5 m,以角速度ω=100π rad/s 绕OO ′轴匀速转动.当线圈平面通过中性面时开始计时,试求：图5-1-12(1)线圈中感应电动势的大小； (2)由t=0至t=4T过程的平均电动势. 思路解析：(1)线圈经过时间t 转过的角度θ=ωt,由于是从中性面开始计时,故电动势的瞬时值方程是：e=E m sin ωt,其中E m =NBS ω,S=ab ·bc,将数据代入可得E m =100×0.1×0.2×0.5×100π V=314 V ,得到电动势为e=314sin100πt V . (2)用法拉第电磁感应定律可以计算从0时刻经4T时间内的平均电动势值 ΔΦ=BS,Δt=4T,E =N t ∆∆Φ=πωπ224=NBS NBS ω=200 V . 答案:（1）e=314sin100πt V （2）E =200 V9.圆形线圈共100匝,半径为r=0.1 m,在匀强磁场中绕过直径的轴匀速转动,角速度为ω=π300rad/s,电阻为R=10 Ω.求：图5-1-13(1)转过90°时,线圈中的感应电流为多大？(2)写出线圈中电流的表达式（磁场方向如图5-1-13所示,B=0.1 T,以图示位置为t=0时刻）. 思路解析：(1)当线圈从图示位置转过90°时,线圈中有最大感应电流,E m =nBS ω=100×0.1×π×0.12×π300V=30 V .根据欧姆定律得：I m =1030=R E m A=3 A. (2)由题意知,从中性面开始计时交变电流是正弦规律,所以i=I m sin ωt=3sin π300t A.答案:（1）3 A （2）i=3sinπ300t A10.一线圈中产生的正弦交流电按i=10sin314t A 变化,求出当线圈从中性面起转过30°、60°、90°、120°所需时间及对应的电流值.思路解析：线圈从中性面开始转动产生的正弦式电流的标准是i=I max sin ωt,式中ωt 表示线圈平面对中性面的夹角（单位是rad ）,当线圈平面转过的角度θ1=30°时,由θ=π/6=314t 1,得经历的时间和对应的电流值分别为t 1=60013146=⨯s πs,i 1=10sin30° A=5 A同理,当θ2=60°时,得t 2=30013143=⨯s π s,i 2=10sin60° A=53A 当θ3=90°时,得t 3=20013142=⨯s π s,i 3=10sin90° A=10 A 当θ4=120°时,得t 4=150131422=⨯s π s,i 4=10sin120° A=53A. 答案:t 1=6001s i 1=5 At 2=3001 s i 2=53A t 3=2001 s i 3=10 A t 4=1501 s i 4=53A 我综合 我发展11.一矩形线圈,面积是0.05 m 2,共100匝,线圈电阻r=1 Ω,外接电阻R=4 Ω,线圈在磁感应强度B=1/π T 的匀强磁场中以n=300 r/min 的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动,如图5-1-14所示.若从中性面开始计时,求：图5-1-14（1）线圈中感应电动势的瞬时值的表达式;（2）线圈中开始计时经1/30 s 时线圈中感应电流的瞬时值; （3）外电路R 两端电压的瞬时值表达式.思路解析：（1）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,从中性面开始计时产生的感应电动势的瞬时值e=E m sin ωt,其中ω=2n π,E m =NBS ω,代入数据可得2n π=2×5π rad/s=10π rad/s,E m =NBS ω=100×π1×0.05×10π V=50 V 所以e=50sin10πt V .（2）由闭合电路欧姆定律有i=r R e +=10sin10πt,当t=301 s 时,i=10sin （10π×301）=10sin π3=53A=8.66 A.（3）由u=iR 得,u=40sin10πt V .答案:(1)e=50sin10πt V (2)i=8.66 A (3)u=40sin10πt V12.交流发电机给某一固定电阻供电时的电流i=I m sin ωt,若将其电枢的转速提高1倍,其他条件不变,则电流变为多大？思路解析：本题的关键是理解感应电流、感应电动势的最大值与哪些因素有关,发电机产生的感应电动势的最大值E m =nBS ω,当给固定电阻供电时电流的最大值I m =rR nBS r R E m +=+ω,当转速提高1倍时,ω变为原来的2倍,其他条件不变时的电流最大值变为原来的2倍,其瞬时值变为i ′=2I m sin2ωt.13.如图5-1-15甲所示,长为L 的相距为d 的平行金属板与电源相连,一质量为m 、带电荷量为q 的粒子以速度v 0沿平行于金属板的中间射入两板之间,从粒子射入时刻起,两板间加交变电压,随时间变化规律如图5-1-15乙所示,求：为使粒子射出电场时的动能最小,所加电压U 0和周期各应满足什么条件？图5-1-15思路解析：要使粒子动能最小,电场力做功应为零,在电场中飞行时间为周期整数,即L/v 0=nT,故周期满足条件为T=01nv (n=1,2,3,…),要求电压U 0满足的条件是nT 时间内使纵向位移y ≤2d,即2d ≥ns 1=n md q U 20×(2T )2×2=n md qT U 420,所以U 0=22022qL v nmd (n=1,2,3,…)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,在电场力方向上先加速后减速,一个周期在电场方向上速度恰好为零,若粒子在场中运动时间恰为周期的整数倍,则粒子离开电场时动能最小.答案:U 0=2222qL v nmd (n=1,2,3,…) T=1nv (n=1,2,3,…) 我创新 我超越14.磁铁在电器中有广泛的应用,如发电机,如图5-1-16所示,已知一台单相发电机转子导线框共有N 匝,线框长为l 1,宽为l 2,转子的转动角速度为ω,磁极间的磁感应强度为B,导出发电机瞬时电动势e 的表达式.图5-1-16现在知道有一种永磁材料钕铁硼,用它制成发电机的磁极时,磁感应强度可增大到原来的k 倍,如果保持发电机结构和尺寸、转子转动角速度、需产生的电动势都不变,那么这时转子上的导线框需要多少匝？思路解析：线框在转动过程中,两条长边在切割磁感线,若从中性面开始计时,则经t s 线框转过的角度为θ=ωt,两条长边相当于两个电源串联在一起,单匝中产生的电动势力：e 1=2Bl 1vsin θ=2Bl 1ω·22lsin θ=Bl 1l 2ωsin ωt.N 匝时相当于N 个电源串联,电动势为e=NBl 1l 2·ωsin ωt,当B ′=kB 且ω不变时,e ′=N ′kBl 1l 2·ωsin ωt,又e ′=e,所以N ′=kN.答案:NBl 1l 2ωsin ωt kN15.曾经流行过一种向自行车车头供电的小型交流发电机,图5-1-17甲为其结构示意图,图中N 、S 是一对固定的磁极,abcd 为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc 边中点、与ab 边平行,它的一端有一半径r 0=1.0 cm 的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图5-1-17乙所示,当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动,设线框由N=800匝线圈组成,每匝线圈的面积S=20 cm 2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感应强度B=0.010 T,自行车车轮的半径R 1=35 cm,小齿轮的半径R 2=4.0 cm,大齿轮的半径R 3=10.0 cm(见图5-1-17乙),现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V ？（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）图5-1-17思路解析：设摩擦小轮、车轮、小齿轮、大齿轮的角速度分别为ω1、ω2、ω3、ω4,其中ω2=ω3,当车轮转动线框中产生正弦交流电,其电动势最大值为E m =NBS ω,又E m =2U,所以NBS ω1=2U ①由于摩擦小轮和车轮边缘线速度相同,大齿轮和小齿轮边缘线速度相同,所以r 0ω2=ω2R 1,R 3ω4=R 2ω3,ω2=ω3,解得ω1=R 1R 3ω4/（R 2r 0）②由①②联立,得ω4=BSNR R Ur R 31022=3.2 rad/s.小轮与车轮相摩擦,二者线速度相同；车轮与小齿轮绕同一轴转动,二者角速度相同；小齿轮与大齿轮由同一链条连接,二者线速度相同. 答案:3.2 rad/s。
