基础训练38 交变电流的产生 电感和电容.doc

基础训练38 交变电流的产生 电感和电容（时间60分钟，赋分100分）训练指要通过训练，理解掌握交变电流的产生及变化规律；会从图象上了解描述交变电流的有关信息；深刻理解有效值、最大值、周期和频率等有关概念，掌握有效值求法及应用；了解电感线圈和电容器在交变电路中的作用.第8题、第15题为创新题，使我们了解交变电流在实践中的一些应用.一、选择题(每小题5分，共40分)1.线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e=10sin20t（V），则下列说法中正确的是t=0时，线圈平面位于中性面 t=0时，穿过线圈的磁通量为最大 t=0时，导线切割磁感线的有效速度最大 t=0.4 s时，e有最大值10（V）A.B.C.D.2.如图1381所示，边长为a m的正方形线圈在磁感应强度为BT的匀强磁场中，以对角线为轴匀速转动.角速度为rad/s，转动轴与磁场方向垂直，若线圈电阻为R，则从图示位置转过90角的过程中图1381磁通量变化率的最大值为Ba2 Wb/s 感应电流的最大值为Ba2/RA 流过导体横截面的电荷量为Ba2/RC 线圈中产生的热量为2B2a4/R JA.B.C.D.3.有一个电子器件，当其两端电压高于100 V时则导电，等于或低于100 V时则不导电，若把这个电子器件接到100 V、50 Hz的正弦交流电源上，这个电子器件将A.不导电B.每秒钟导电50次C.每秒钟内导电100次D.每次导电时间为0.005 s4.一个电热器接在10 V的直流电源上，在t s内产生的焦耳热为Q，今将该电热器接在一交流电源上，它在2t s内产生的焦耳热为Q，则这一交流电源的交流电压的最大值和有效值分别是A.最大值是10V，有效值是10 VB.最大值是10V，有效值是5VC.最大值是5V，有效值是5 VD.最大值是20 V，有效值是10V5.图1382（a）所示为电热毯的电路图，电热丝接在u=311 sin 100t V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，通过装置P使输入电压变为如图1382（b）所示波形，从而进入保温状态.若电热丝电阻保持不变，此时交流电压表的读数是A.156 VB.220 VC.211 VD.110 V图13826.如图1383所示，灯A接电感线圈，L很大，灯B接电容器，C很大，灯A和B是同规格的两盏灯，下列说法中正确的是图1383A.开关接通的瞬间，灯A、灯B都变亮B.开关接通后待电路稳定，灯B不亮，灯A一直亮C.开关闭合后，两盏灯都不亮D.开关断开后，灯B亮一下，灯A逐渐熄灭7.内阻不计的交流发电机产生电动势e=10sin50t V，接有负载电阻R=10 ，现把发电机的转速增加一倍，则A.负载两端电压的有效值变为28.2 VB.交流电的频率变为100 HzC.负载消耗的功率将变为20 WD.负载消耗的功率将变为40 W图13848.如图1384所示是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图，其中外圈A是通过高频交流电的线圈，B是自行车的零件，a是待焊接的接口，接口两端接触在一起.当A中通有交变电流时，B中会产生感应电流，使接口处金属熔化而焊接起来.高频焊接时线圈中通以高频交变电流，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热.要使焊接处产生的热量较大，可采用A.增大交变电流的电压B.增大交变电流的频率C.增大焊接缝的接触电阻D.减小焊接缝的接触电阻二、填空题(每小题6分，共24分)9.一交流电压随时间变化的图象如图1385所示.则此交变电流的频率是_Hz，若将该电压加在10 F的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_V；若将该电压加在一阻值为1 k的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_A.图1385 10.有一交流电压的变化规律为U=311sin314t V，若将一辉光电压是220 V的氖管接上此交流电压，则在1 s内氖管发光的时间为_s.11.一个面积为S的矩形线圈，在匀强磁场中以一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直，线圈中的感应电动势e与时间t的关系如图1386所示.感应电动势的最大值和周期可在图中直接读出，则磁场的磁感应强度为_，在时刻t=T/12时，线圈平面与磁感应强度的夹角等于_. 图1386 图138712.如图1387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 V 30 W”的电灯L正常发光，则线圈转动过程中产生的电动势最大值为_，线圈转动的角速度为_.三、计算题(共36分)13.（12分）（2002年春季高考试题）磁铁在电器中有广泛的应用，如发电机，如图1388所示.已知一台单相发电机转子导线框共有N匝，线框长为l1，宽为l2，转子的转动角速度为，磁极间的磁感应强度为B，试导出发电机的瞬时电动势E的表达式.图1388现在知道有一种强永磁材料钕铁硼，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？14.（12分）（2000年全国高考试题）一小型发电机内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，线圈匝数n=100,穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图1389所示.发电机内阻 r=5.0 ，外电路电阻R=95 ,已知感应电动势的最大值Em=nm,其中m为穿过每匝线圈的磁通量的最大值.求串联在外电路中的交流电流表（内阻不计）的读数.图138915.（12分）（2003年春季高考试题）如图13810所示是一台发电机定子中的磁场分布图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状.M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半径、大小近似均匀的磁场，磁感应强度B=0.050 T. 图13810 图13811 图13812图13811是该发电机转子的示意图（虚线表示定子的铁芯M）.矩形线框abcd可绕过ad、cb边的中点并与图13810中的铁芯M共轴的固定转轴OO旋转，在旋转过程中，线框的ab、cd边始终处在如图所示的缝隙内的磁场中.已知ab边长l1=25.0 cm，ad边长l2= 10.0 cm，线框共有N=8匝导线，转动的角速度=250 rad/s.将发电机的输出端接入图中的装置K后，装置K能使交流电变成直流电，而不改变其电压的大小.直流电的另一个输出端与一可变电阻R相连，可变电阻的另一端P是直流电的正极，直流电的另一个输出端Q是它的负极.图13812是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为x、y.现把直流电的正、负极与两铜片的引线端相连，调节R，使CuSO4溶液中产生I=0.21 A的电流.假设发电机的内阻可忽略不计，两铜片间的电阻r是恒定的.（1）求每匝线圈中的感应电动势的大小.（2）求可变电阻R与A、B间电阻r之和.参考答案一、1.A2.C 线圈从图示位置转过90的过程中，感应电动势最大值为Ba2v，即磁通量变化率的最大值为Ba2 Wb/s;感应电流的最大值应为Ba2/R,有效值为Ba2/2R A;线圈中产生的焦耳热为Q=I2Rt=;流过导体横截面的电荷量q=.3.CD 4.B5.A 根据有效值定义，在一个周期内：+=()2，所以U=156 V.6.BD L很大，在开关接通瞬间或接交流电源，相当于断路；C很大，开关接通或接交流电源，容抗很小，电路中有充放电电流.7.C 8.B二、9.50,200,0.14 10.0.511. 由Em=BS得B=Em/S=EmT/2S;当t=时，线圈平面与磁感应强度的夹角为=t=12.35 V;250 rad/s三、13.N匝线框产生的感应电动势为：EN=NBl1l2sint,磁极换成钕铁硼永磁体时，需N/k匝.14.由-t图线可读m=1.010-2 WbT=3.1410-2 s由=得：=rad/s则感应电动势的最大