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一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题至少一个答案正确,选不全得3分)
1.矩形线圈绕垂直匀强磁场磁感线的轴匀速转动,当线圈通过中性面时,下列说法正确的是 ( )
A.穿过线圈的磁通量最大,线圈中感应电动势最大
B.穿过线圈的磁通量最大,线圈中感应电动势等于零
C.线圈中感应电流最大,方向将改变
D.线圈中感应电流等于零,方向将改变
2.(2013·桂林模拟)交流发电机在工作时的电动势为e=E0sinωt,若将其电枢的转速提高1倍,其他条件不变,则其电动势变为 ( )
A.E0sin B.2E0sin
C.E0sin2ωt D.2E0sin2ωt
3.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图),线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 ( )
4.(2013·青岛模拟)一交流电压为u=100sin100πtV,由此表达式可知( )
A.用电压表测该电压,其示数为100V
B.该交流电压的周期为0.02s
C.将该电压加在“100V 100 W”的灯泡两端,灯泡的实际功率小于100W
D.t=s时,该交流电压的瞬时值为50V
5.如图所示的电路中,A是熔断电流I0=2A的保险丝,R是可变电阻,S是交流电源。交流电源的内阻不计,其电动势随时间变化的规律是e=220sin314tV。为了不使保险丝熔断,可变电阻的阻值应该大于 ( )
A.110Ω B.110Ω
C.220Ω D.220Ω
6.(2013·太原模拟)如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦交流电的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是 ( )
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3∶2
C.交流电a的瞬时值为u=10sin5πt(V)
D.交流电b的最大值为V
7.如图甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示电压按正弦规律变化。下列说法正确的是 ( )
A.图甲表示交流电,图乙表示直流电
B.两种电压的周期相等
C.两种电压的有效值相等
D.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πtV
8.一只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像如图甲所示,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,Φ的变化率最大
C.t=0.02 s时刻,交流电动势达到最大
D.该线圈产生的交流电动势的图像如图乙所示
9.如图所示,在电路两端加上正弦交流电,保持电压有效值不变,使频率增大,发现各灯的亮暗情况是:灯1变亮,灯2变暗,灯3不变,则M、N、L中所接元件可能是 ( )
A.M为电阻,N为电容器,L为电感线圈
B.M为电感线圈,N为电容器,L为电阻
C.M为电容器,N为电感线圈,L为电阻
D.M为电阻,N为电感线圈,L为电容器
10.(2013·梧州模拟)实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型,正方形线圈在水平匀强磁场中,绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动。今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表,并让线圈每秒转25圈,读出电压表的示数为10V。已知R=10Ω,线圈电阻忽略不计,下列说法正确的是 ( )
A.线圈平面与磁场平行时,线圈中的瞬时电流为零
B.从线圈平面与磁场平行开始计时,线圈中感应电流瞬时值表达式为i=
sin50πtA
C.流过电阻R的电流每秒钟方向改变25次
D.电阻R上的热功率等于10 W
二、计算题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(12分)一个交流发电机矩形线圈abcd共50匝,ab=0.2m,bc=0.1m,总电阻r=10Ω,它在B=0.5T的匀强磁场中从磁通量最大位置开始以100r/s的转速匀速转动。外电路接有R=40Ω的电阻。当线圈转过周期时,求外电阻R上产生的焦耳热Q。
12.(能力挑战题)(18分)如图所示,匀强磁场B=0.1T,所用矩形线圈的匝数N=100,边长ab=0.2m,bc=0.5m,以角速度ω=100πrad/s绕OO′轴匀速转动。当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)由t=0至t=过程中的平均电动势的大小;
(3)该交变电流的电动势有效值是多少?
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