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课时训练7交变电流1.一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交变电动势e=220sin 100t V,则下列判断正确的是()A.t=0时,线圈位于中性面位置B.t=0时,穿过线圈平面的磁通量最大C.t=0时,线圈的有效切割速度方向垂直磁感线D.t=0时,线圈中感应电动势达到峰值答案:AB解析:因按正弦规律变化,故t=0时线圈位于中性面,A正确;此时穿过线圈的磁通量最大,B正确;t=0时,线圈的有效切割速度方向与磁感线平行,不产生感应电动势,故C、D错误。2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流,从中性面开始转动180的过程中,平均感应电动势和最大感应电动势之比为()A.2B.2C.21D.无法确定答案:A解析:转动180过程中,平均感应电动势由E=计算,得,最大值Em=BS,二者之比为2。3.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生电动势的et图象如图所示,则在时刻()A.t1、t3线圈通过中性面B.t2、t4线圈中磁通量最大C.t1、t3线圈中磁通量变化率最大D.t2、t4线圈平面与中性面垂直答案:AD解析:t1、t3电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈通过中性面。A选项对,C选项错。t2、t4电动势最大,线圈平面与磁场平行及与中性面垂直线圈中磁通量为零。B选项错,D选项对。4.如图所示为一台发电机的结构示意图,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,铁芯上有一矩形线框,可绕与铁芯M共轴的固定转轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。若从图示位置开始计时,当线框绕固定轴匀速转动时,下列图象中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()答案:D解析:切割磁感线的边以恒定的速率垂直于磁场运动,所处位置的磁感应强度大小不变,所以产生大小不变的电动势。由右手定则可判断电流方向每半周期改变一次,所以D正确。5.把一段长度确定的导线做成线圈,在确定的磁场中绕垂直于磁场的轴线以固定的转速转动,产生的交流电动势最大的情况是()A.做成方形线圈,线圈平面垂直于转轴B.做成方形线圈,转轴通过线圈平面C.做成圆形线圈,转轴通过线圈平面D.做成圆形线圈,线圈平面垂直于转轴答案:C解析:由交变电流的产生原理及公式Em=BS可知,在转轴通过线圈平面,做成圆形时产生的电动势最大,C正确。6.如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时()A.线圈绕P1转动时产生的感应电流等于绕P2转动时产生的感应电流B.线圈绕P1转动时产生的感应电动势小于绕P2转动时产生的感应电动势C.线圈绕P1和P2转动时产生的感应电流的方向相同,都是abcdD.线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力答案:A解析:线圈转动产生的感应电动势的大小与转动轴的位置无关,选项A正确,B错误;绕两个轴转动产生的感应电流的大小相等,从上向下看,线框逆时针旋转,电流的方向应为adcb,选项C错;电流相等,cd受到的安培力也相等,选项D错。7.如图所示为演示用的手摇发电机模型,匀强磁场磁感应强度B=0.5 T,线圈匝数n=50,每匝线圈面积0.48 m2,转速150 r/min,在匀速转动过程中,从图示位置开始计时。(1)写出交变感应电动势瞬时值的表达式;(2)画出et图线。答案:(1)e=188sin 5t(V)(2)见解析解析:(1)当线圈平面经过中性面开始计时,则线圈在时间t内转过角度t,于是感应电动势瞬时值e=Emsin t,其中Em=nBS。由题意知n=50,B=0.5 T,= rad/s=5rad/s,S=0.48 m2,Em=nBS=500.50.485V188 V,所以e=188sin 5t(V)。(2)根据交流电的方程画图线时,最大值是正弦图线的峰值,由纵轴上的刻度值标出,交流电的频率与正弦图线的周期相对应,=,而周期由时间轴上的刻度值标出,T=2/=0.4 s,et图线如图所示。8.(2012江苏高考)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为,磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l、bc=ad=2l。线圈以角速度绕中心轴匀速转动,bc和ad边同时进入磁场。在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r,外接电阻为R。求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;(2)线圈切割磁感线时,bc边所受安培力的大小F。答案:(1)2NBl2(2)解析:(1)bc、ad边的运动速度v=感应电动势Em=4NBlv解得Em=2NBl2(2)电流Im=安培力F=2NBIml解得F=3
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