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第五章交变电流1.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。答案:A2.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示。则下列说法正确的是()A.t=0时刻,线圈平面与中性面垂直B.t=0.01 s时刻,的变化率最大C.t=0.02 s时刻,交流电动势达到最大D.该线圈相应产生的交流电动势的图象如图乙所示解析:由题图甲可知,t=0时,通过线圈的磁通量最大,线圈处于中性面位置。t=0.01 s时刻,磁通量为零,但磁通量变化率最大,所以A错误,B正确。t=0.02 s时,交流电动势应为0,C、D均错误。答案:B3.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错误;电流相等,cd受到的安培力也相等,选项D错误。答案:A4.(多选)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的交流电动势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。答案:AB5.一矩形线圈,绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是()A.t1时刻通过线圈的磁通量为零B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D.每当感应电动势e变换方向时,通过线圈的磁通量绝对值都为最大解析:t1、t3时刻感应电动势为零,线圈位于中性面位置,穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率为零,A、C错误;t2时刻感应电动势最大,线圈位于中性面的垂面位置,穿过线圈的磁通量为零,B错误;由于线圈每过一次中性面时,穿过线圈的磁通量的绝对值最大,感应电动势e变换方向,所以D正确。答案:D6.如图所示,一边长为l的正方形线圈abcd绕对称轴OO在匀强磁场中转动,转速为n=120转/分,若已知边长l=20 cm,匝数N=20,磁感应强度B=0.2 T,求:(1)转动中的最大电动势及位置。(2)从中性面开始计时的电动势瞬时值表达式。(3)从图示位置转过90过程中的平均电动势。解析:(1)当线圈平面转到与磁场平行时,ab、cd两边均垂直切割磁感线,这时线圈中产生的感应电动势最大Em=NBS=200.20.2222 V=2.0 V。(2)电动势瞬时值表达式为e=Emsin t=2sin(4t) V。(3)E=N=20 V=1.28 V。答案:(1)2.0 V线圈平面与磁场平行(2)e=2sin(4t) V(3)1.28 V7.如图所示,矩形线圈abcd的匝数为n=50,线圈ab的边长为l1=0.2 m,bc的边长为l2=0.25 m,在磁感应强度为B=0.4 T的匀强磁场中,绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴匀速转动,转动的角速度=100 rad/s,试求:(1)穿过线圈平面的最大磁通量m。(2)线圈在图示位置(线圈平面与磁感线平行)时,感应电动势e的大小。解析:(1)穿过线圈平面的最大磁通量m=BS=Bl1l2=0.40.20.25 Wb=0.02 Wb。(2)线圈在图示位置时电动势达到最大值,此时感应电动势的值为Em=nBS=nBl1l2=500.40.20.25100 V=100 V。答案:(1)0.02 Wb(2)100 V
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