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1、第十章交變電流傳感器 課時作業(yè)30交變電流的產生及描述 時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(8864)1下圖中不屬于交變電流的是()解析：根據交變電流的定義，大小和方向都隨時間做周期性變化的電流是交變電流，A、B、C圖中電流的大小、方向均隨時間做周期性變化，是交變電流，D圖中電流的方向不變，為直流電答案：D圖12(2020廣東高考)圖1是某種正弦式交變電壓的波形圖，由圖可確定該電壓的()A周期是0.01sB最大值是311VC有效值是220VD表達式為u220sin100t(V)解析：由波形圖可知：周期T0.02 s，電壓最大值Um311 V，所以有效值U220 V，表達式為uUmsint(

2、V)311sin100t(V)，故選項B、C正確，A、D錯誤答案：BC3如下圖中各圖面積均為S的線圈均繞其對稱軸或中心軸在勻強磁場B中以角速度勻速轉動，能產生正弦交變電動勢eBSsint的圖是()解析：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸(軸在線圈所在平面內)勻速轉動，產生的正弦交變電動勢為eBSsint，由這一原則判斷，A圖和C圖中感應電動勢均為eBSsint；B圖中的轉動軸不在線圈所在平面內；D圖轉動軸與磁場方向平行，而不是垂直答案：AC圖24如圖2所示，矩形線框置于豎直向下的磁場中，通過導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軸勻速轉動，圖中線框平面處于豎直面內，下述說法正

3、確的是()A因為線框中產生的是交變電流，所以電流表示數始終為零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若使線框轉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解析：本題考查電磁感應現象，基礎題線框在勻強磁場中勻速轉動時，在中性面即線框與磁感線垂直時，磁通量最大感應電動勢最小，而在題中圖示位置線框與磁感應線平行時，磁通量最小感應電動勢最大，A、B錯C對；電流的有效值I，現在其余的量都不變，角速度增大一倍后，電流也增大一倍，D正確答案：CD5一單匝閉合線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動在轉動過程中，線框中的最大磁通量為m

4、，最大感應電動勢為Em，下列說法中正確的是()A當磁通量為零時，感應電動勢也為零B當磁通量減小時，感應電動勢也減小C當磁通量等于0.5m時，感應電動勢等于0.5EmD角速度等于Em/m解析：根據正弦式電流的產生及其變化規(guī)律：當磁通量最大時，感應電動勢為零；當磁通量減小時，感應電動勢在增大；磁通量減為零時，感應電動勢最大由此可知A、B項錯誤設從線框位于中性面開始計時，則有eEmsint，式中EmBS.因mBS，故角速度，D項正確設e0.5Em，則解出t/6.此時BScosBSm，所以C項錯答案：D圖36如圖3所示，矩形線圈abcd，面積為S，匝數為N，線圈電阻為R，在勻強磁場中可以分別繞垂直于磁

5、場方向的軸P1和P2以相同的角速度勻速轉動，(P1以ab邊為軸，P2以ad邊中點為軸)當線圈平面從與磁場方向平行開始計時，線圈轉過90的過程中，繞P1及P2軸轉動產生的交流電的電流大小，電荷量及焦耳熱分別為I1，q1，Q1及I2，q2，Q2，則下面判斷正確的是()A線圈繞P1和P2轉動時電流的方向相同，都是abcdBq1q2NBS/2RCI1I2(NBS)/RDQ1Q2(NBS)2/2R解析：本題考查電磁感應中電荷量、熱量、電流的計算和感應電流方向的判斷繞P1、P2轉動時電流的方向相同，但電流的方向為adcba，A錯；電荷量q，與繞哪個軸轉動沒有關系，B錯；線圈繞兩軸轉動時產生的電動勢相同，所

6、以電流相同，發(fā)熱也相同，C對D錯答案：C圖47如圖4所示，邊長為L0.2 m的正方形線圈abcd，其匝數為n10、總電阻為r2 ，外電路的電阻為R8 ，ab的中點和cd的中點的連線OO恰好位于勻強磁場的邊界線上，磁場的磁感應強度B1 T，若線圈從圖示位置開始，以角速度2 rad/s繞OO軸勻速轉動，則以下判斷中正確的是()A在t時刻，磁場穿過線圈的磁通量為零，但此時磁通量隨時間變化最快B閉合電路中感應電動勢的瞬時表達式e0.8 sin2t VC從t0時刻到t時刻，電阻R上產生的熱量為Q3.2104 JD從t0時刻到t時刻，通過R的電荷量q0.02 C解析：線圈在磁場中轉動，EmnBS0.4 V

7、，B錯當線圈平面與磁場平行時磁通量變化最快，A正確QRI2Rt2Rt1.6103 J，C錯qn002 C，D正確答案：AD圖58如圖5所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉動時所產生的正弦交流電的圖象，當調整線圈轉速后，所產生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關于這兩個正弦交流電的說法正確的是()A線圈先后兩次轉速之比為32B兩種情況在0.3 s內通過線圈的磁通量之比為11C兩種情況在相等時間內產生的焦耳熱之比QaQb32D兩種情況在相等時間內產生的焦耳熱之比QaQb94解析：兩種情況TaTb23，fafb32，線圈先后兩次轉速之比為32，選項A正確兩種情況下在0.3 s內磁通量的變化量不同，選

8、項B錯誤交流電的最大值EmNBS，電動勢最大值之比為32.Qt，兩種情況在相等時間內產生的焦耳熱之比QaQb94，選項D正確答案：AD二、計算題(31236)9用均勻導線彎成正方形閉合線框abcd，線框每邊長10 cm，每邊的電阻值為0.1 .把線框放在磁感應強度為B0.1 T的勻強磁場中，并使它繞軸O1O2以100 rad/s的角速度旋轉，旋轉方向如圖6所示(沿O2O1由O2向O1看為順時針方向)已知O1、O2兩點分別在ad和bc上，軸O1O2在線框平面內，并且垂直于B，O1d3O1a，O2c3O2b.圖6(1)當線框平面轉至和B平行的瞬時(如圖6所示位置)每個邊產生的感應電動勢的大小各是多

9、少？線框內感應電流的大小是多少？方向如何？(2)求線框由圖所示位置旋轉的過程中產生的平均電動勢的大??；(3)線框旋轉一周內產生的熱量為多少？解析：(1)令L表示正方形線框的邊長，R表示其每邊的電阻值，則L0.1 m，R0.1 ，設此時cd段感應電動勢的大小為E1，ab段感應電動勢的大小為E2，則E1BLv13BL2/40.075 VE2BLv2BL2/40.025 Vda段和bc段不切割磁感線，所以它們的電動勢都是零線框中的感應電動勢EE1E20.1 V線框中的感應電流為IE/(4R)0.25 A根據楞次定律或右手定則，可判斷電流方向沿dcbad(2)根據法拉第電磁感應定律，線框由圖所示位置旋

10、轉的過程中產生的平均電動勢的大小，E V0.083 V(3)線框旋轉一周產生的熱量為Q()2R總T()24R2.5104 J7.85104 J答案：(1)Ecd0.075 VEab0.025 VEdaEbc0I0.25 A方向沿dcbad(2)0.083 V(3)7.85104 J圖710如圖7所示，矩形線圈abcd在磁感應強度B2 T的勻強磁場中繞軸OO以角速度10 rad/s勻速轉動，線圈共10匝，每匝線圈的電阻值為0.5 ，ab0.3 m，bc0.6 m，負載電阻R45 .求(1)電阻R在0.05 s內發(fā)出的熱量；(2)電阻R在0.05 s內流過的電荷量(設線圈從垂直中性面開始轉動)解析

11、：(1)矩形線圈abcd在勻強磁場中旋轉產生正弦交變電流，電動勢的峰值為EmnBS1020.30.610113.04 V，電流的有效值I1.60 AQI2Rt5.76 J(2)矩形線圈旋轉過程中產生的感應電動勢的平均值En72 V，電流的平均值I1.44 A；0.05 s內電路流過的電荷量qIt0.072 C.答案：(1)5.76 J(2)0.072 C11曾經流行過一種自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機，圖8甲為其結構示意圖圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定轉軸上的矩形線框，轉軸過bc邊中點，與ab邊平行，它的一端有一半徑r01.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖8

12、乙所示當車輪轉動時，因摩擦而帶動小輪轉動，從而使線框在磁極間轉動設線框由N800匝導線圈組成，每匝線圈的面積S20 cm2，磁極間的磁場可視作勻強磁場，磁感應強度B0.010 T，自行車車輪的半徑R135 cm，小齒輪的半徑R24.0 cm，大齒輪的半徑R310.0 cm.現從靜止開始使大齒輪加速轉動，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機輸出電壓的有效值U3.2 V？(假設摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動)圖8解析：當自行車車輪轉動時，通過摩擦小輪使發(fā)電機的線框在勻強磁場內轉動，線框中產生一正弦交流電動勢，旋轉線框與摩擦小輪角速度相等，而摩擦小輪又與車輪線速度相等(自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動)，車輪又與小齒輪角速度相等，最終小齒輪與大齒輪邊緣的線速度相等，由此得解答案：旋轉線框產生感應電動勢的峰值EmNBS0式中0為線框轉動的角速度，即摩擦小輪轉動的角速度發(fā)電機兩端電壓的有效值UEm/2設自行車車輪轉動的角速度為1，有R11r00小齒輪轉動的角速度與自行車車輪轉動的角速度相同，均為1，設大齒輪轉動的角速度為，有R3R21由以上各式解得(UR2r0)/(NBSR3R1)代入數據得3.2 rad/s.