交流电一、交流电的产生1、图甲就是交流发电机模型示意图。
在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动,由线圈引出的导线ae与df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持与外电路电阻R形成闭合电路。
图乙就是线圈的主视图,导线ab与cd分别用它们的横截面来表示。
已知ab长度为L,bc长度为1 ,线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈)。
L2(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个(2)线圈平面处于与中性面成φ线圈中的感应电动势e的表达式;2(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其她电阻均不计)。
2、如图所示,图线a就是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象,当调整线圈转速后,所产生正弦交流电的图象如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法正确的就是( )A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为2∶3C.交流电a的瞬时值为u=10 sin(5πt) VD.交流电b的最大值为203V3、一台发电机的结构示意图如图3所示,其中N、S就是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状。
M就是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动。
磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场。
若从图示位置开始计时电动势为正值,图4中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的就是( )4、如图甲就是某同学设计的一种振动发电装置的示意图,一个半径r=0.10 m、匝数n=20的线圈套在永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所=0、50 Ω,示)。
在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为B=0、20 T,线圈的电阻为R1=9、5 Ω的小电珠L。
外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线做它的引出线接有R2往复运动,便有电流通过电珠。
当线圈向右的位移x随时间t变化的规律如图丙所示时(x取向右为正)。
求:(1)线圈运动时产生的感应电动势E的大小;(2)线圈运动时产生的感应电流I的大小;(3)每一次推动线圈运动过程中作用力F的大小;(4)该发电机的输出功率P。
二、交流电的表征5、图(甲)就是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表、线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图(乙)所示,以下判断正确的就是( )A、电流表的示数为10 AB、线圈转动的角速度为50π rad/sC、0、01 s时线圈平面与磁场方向平行D、0、02 s时电阻R中电流的方向自右向左6、用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压就是110 V,通过负载的电流图像如图所示,则( )A、变压器输入功率约为3、9 WB、输出电压的最大值就是110 VC、变压器原、副线圈匝数比就是1∶2D、负载电流的函数表达式i=0、05sin100πt+ A7、如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈,面积为S,匝数为N,内阻为r,绕垂直磁感线的对称轴OO′以角速度ω匀速转动,从图示位置转90°的过程中,下列说法正确的就是( )A.通过电阻R的电量Q=πNBS 22(R+r)B.通过电阻R的电量Q=NBS R+rC.外力做功平均功率P=N2B2S2ω2 2(R+r)D.从图示位置开始计时,则感应电动势随时间变化的规律为e=NBSωsin ωt8、如图所示,在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴O1O2垂直于磁场方向,线圈电阻为2 Ω。
从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈转过60°时的感应电流为1 A。
那么( )A.线圈消耗的电功率为4 WB.线圈中感应电流的有效值为2 AC.任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos 2πTtD.任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=Tπsin2πTt9、如图所示电路,电阻R1与电阻R2阻值相同,都为R,与R1并联的D为理想二极管(正向电阻可瞧作零,反向电阻可瞧作无穷大),在A、B间加一正弦交流电u=202sin(100πt) V,则加在R2上的电压有效值为( )A.10 VB.20 VC.15 VD.510 V10、如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B、电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界)、则线框内产生的感应电流的有效值为( )A、22BLRωB、22BLωC、224BLRωD、24BLRω11、通过某电流表的电流按如图所示的规律变化,则该电流表的读数为( )A.4 2 AB.4 AC.5 AD.5 2 A三、变压器12、如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,○V 与○A 均为理想电表,灯泡电阻RL =6 Ω,AB端电压u1=12sin 100πt (V)、下列说法正确的就是( )A、电流频率为100 HzB、○V 的读数为24 VC、○A 的读数为0.5 AD、变压器输入功率为6 W13、某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图(甲)所示,图(乙)就是其输入电压u的变化规律、已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为n1∶n2=10∶1,电阻R=22Ω、下列说法正确的就是( )A、通过R的交变电流的频率为50 HzB、电流表A2的示数为 AC、此时变压器的输入功率为22 WD、将P沿逆时针方向移动一些,电流表A1的示数变小14、如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示、已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的就是( )15、如图所示,理想变压器的原副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为u=202sin 100πt V ,氖泡在两端电压达到100 V 时开始发光,下列说法中正确的有( ) A.开关接通后,氖泡的发光频率为50 Hz B.开关接通后,电压表的示数为100 V C.开关断开后,电压表的示数变大 D.开关断开后,变压器的输出功率不变16、如图所示,接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n 1∶n 2∶n 3为( ) A.1∶1∶1B.3∶2∶1C.6∶2∶1D.2∶2∶117、所示为含有理想变压器的电路,图中的三个灯泡L 1、L 2、L 3都标有“5 V 5 W ”字样,L 4标有“5 V 10 W ”字样,若它们都能正常发光,不考虑导线的能耗,则该电路的输入功率P ab 与输入电压为U ab 应为( ) A.20 W,25 V B.20 W,20 V C.25 W,25 VD.25 W,20 V 18、如图所示,两种情况下变压器灯泡L 2、L 3的功率均为P,且L 1、L 2、L 3为相同的灯泡,匝数比为n 1∶n 2=3∶1,则图甲中L 1的功率与图乙中L 1的功率分别为( ) A.P 、P B.9P 、4P9C 、4P 9、9PD 、4P9、P19、如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2、原线圈通过一理想电流表接正弦交流电源,一个二极管与阻值为R 的负载电阻串联后接到副线圈的两端、假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大、用交流电压表测得a 、b 端与c 、d 端的电压分别为U ab 与U cd ,则( ) A 、U ab ∶U cd =n 1∶n 2B 、增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小C 、负载电阻的阻值越小,cd 间的电压U cd 越大D 、将二极管短路,电流表的读数加倍20、如图,在AB间接入U1=311sin314t(V)的正弦交流电,通过理想变压器与相同的理想二极管D1、D2给阻值R=20Ω的纯电阻供电,变压器原线圈n1=1100匝,副线圈n2=200匝,Q为副线圈正中央抽头.为保证安全,二极管的反向耐压值至少为U,设电阻R上消耗的电功率为P,则( )A、U=56、6V,P=20WB、U=28、3V,P=20WC、U=40V, P=80WD、U=80V, P=80W21、普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则( )A、ab接MN、cd接PQ,Iab <IcdB、ab接MN、cd接PQ,Iab>IcdC、ab接PQ、cd接MN,Iab <IcdD、ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd22、如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光、要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )A、向下滑动PB、增大交流电源的电压C、增大交流电源的频率D、减小电容器C的电容23、某同学设计的家庭电路保护装置如图所示,铁芯左侧线圈L1由火线与零线并行绕成。
当右侧线圈L2中产生电流时,电流经放大器放大后,使电磁铁吸起铁质开关K,从而切断家庭电路。
仅考虑L1在铁芯中产生的磁场,下列说法正确的有( )A.家庭电路正常工作时,L2中的磁通量为零B.家庭电路中使用的电器增多时,L2中的磁通量增大C.家庭电路发生短路时,开关K将被电磁铁吸起D.地面上的人接触火线发生触电时,开关K将被电磁铁吸起四、远距离输电24、在如图所示的远距离输电电路图中,升压变压器与降压变压器均为理想变压器,发电厂的输出电压与输电线的电阻均不变,随着用户用电量的增加,发电厂输出功率的增大,下列说法中正确的有( )A.升压变压器的输出电压增大B.降压变压器的输出电压增大C.输电线上损耗的功率增大D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大25、如图所示,(甲)就是远距离输电线路的示意图,(乙)就是发电机输出电压随时间变化的图像,则( )A、用户用电器上交流电的频率就是100 HzB、发电机输出交流电的电压有效值就是500VC、输电线的电流只由降压变压器原副线圈的匝数比决定D、当用户用电器的总电阻增大时,输电线上损失的功率减小26、一台发电机输出的电功率为50 kW,输出电压为250 V,现用变压器升压后向远处输电,输电线的总电阻为8 Ω,若不考虑输电线路的感抗与容抗对输电的影响,则( )A、输送电压越高,输电线上损失的功率越大B、若升压变压器的变压比为1∶4,输电线上损失的功率为20 kWC、若升压变压器的变压比为1∶8,输电线上损失的功率为10 kWD、若不用升压变压器,输电线上损失的功率将达到320 kW27、如图为模拟远距离输电实验电路图,两理想变压器的匝数n1=n4<n2=n3,四根模拟输电线的电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为R,A1、A2为相同的理想交流电流表,L1、L2为相同的小灯泡,灯丝电阻RL>2R,忽略灯丝电阻随温度的变化、当A、B端接入低压交流电源时( )A、A1、A2两表的示数相同B、L1、L2两灯泡的亮度相同C、R1消耗的功率大于R3消耗的功率D、R2两端的电压小于R4两端的电压28、如图所示为远距离交流输电的简化电路图、发电厂的输出电压就是U,用等效总电阻就是r的两条输电线输电,输电线路中的电流就是I1,其末端的电压为U1、在输电线与用户间连有一理想变压器,流入用户端的电流为I2、则( )A、用户端的电压为B、输电线上的电压降为UC、理想变压器的输入功率为rD、输电线路上损失的电功率为I1U29、远距离输电的原理图如图所示,升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压分别为U1、U2,电流分别为I1、I2,输电线上的电阻为R、变压器为理想变压器,则下列关系式中正确的就是( )A、=B、I2= C、I1U1=R D、I1U1=I2U2。