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1、计算题 如图8所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5 T,边长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ω=2π rad/s,外电路电阻R=4 Ω. 试求:
(1)转动过程中感应电动势的最大值;交变电压表的示数;
感应电动势的瞬时值表达式
(2)线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电量.
(3)线圈转动一周线框上产生的焦耳热为多少?
参考答案:(1)3.14 V? 1.78 V? 3.14cos2πt(2)q=0.1C(3)0.99 J
本题解析:本题考查交变电流的产生和最大值有效值的概念,交变电流的最大值公式为Em=nBωS ,有效值和最大值的关系式
,如果要求电荷量根据平均值去算,如果要求焦耳热利用有效值去计算
(1)感应电动势的最大值为Em=nBωS=100×0.5×2π×(0.1)2 V=3.14 V(2分)
电压表示数为外电路电压的有效值U=
·R=
·R=
×4 V=1.78 V?(2分)
e= nBωScosωt=3.14cos2πt(2分)
(2)q=0.1C(3分)
(3)转动一周所做的功等于电流产生的热量:W=Q=(
)2·
·T=0.99 J(3分)
本题难度:一般
2、填空题 发电机电枢以转速n=3000转/min在匀强磁场中匀速转动,当线圈平面与磁感线方向平行时,产生的感应电动势为1000V,若从线圈平面与中性面重合时计时,则所产生的感应电动势的瞬时表达式e=__________________,当t=0.03s时,电动势为__________V
参考答案:100sin100πt, 0
本题解析:由题意可得
,
,故
,故表达式为

当t=0.03s时,带入可得
点评:基础题,关键是求解角速度
本题难度:一般
3、选择题 如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内,前三分之一周期电压按正弦规律变化,后三分之二周期电压恒定,根据图中数据可得,此交流电压的有效值为

[? ]
A.7.5V
B.8 V
C.
D.
参考答案:C
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 将图1所示的方波电压和图2所示的正弦交流电压分别加在相同阻值的电阻上,它们在该电阻上产生的热功率之比为

A.2:1
B.
:1
C.1:l
D.1:2
参考答案:A
本题解析:图1中电阻的热功率
,图2中电阻的热功率
,所以
,选项A正确。
本题难度:简单
5、计算题 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ω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φ随时间t的变化关系如图甲所示,发电机线圈的电阻r=5Ω,外电路电阻R=95Ω。求串联在外电路中的交流电流表的读数。

参考答案:解:感应电动势的最大值:Em=nBSω=nφmω
设线圈在磁场中转动的周期为T,则有
根据欧姆定律,电路中的电流的最大值为
,有效值:
由题中给定的φ-t图象可得:φm=1.0×10-2 Wb,T=3.14×10-2 s
解以上各式,并代入数据,得:I=1.41 A
本题解析:
本题难度:一般