高中物理交流电的平均值及其应用试题

在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图4－11－4甲所示．产生的交变电动势的图象如图4－11－4乙所示，则(　　)

A．t＝0.005 s时线框的磁通量变化率为零

B．t＝0.01 s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311 V

D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz

如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻r，外电路的电阻为R，a、b的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕轴匀速转动，则以下判断正确的是

A．图示位置线圈中的感应电动势最大，其值为Em=BL^2

B．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e=BL^2sint

C．线圈从图示位置转过180^o的过程中，流过电阻R的电荷量为q=

D．线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q=

如图所示，先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图3甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图3乙所示．若图甲、乙中的U₀、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是   

A．第一次灯泡两端的电压有效值是

B．第二次灯泡两端的电压有效值是

C．第一次和第二次灯泡的电功率之比是2∶9

D．第一次和第二次灯泡的电功率之比是1∶5

我国照明电路电压         V，电流方向每秒变化           次。      

在日常生活中,下列几种做法正确的是（   ）

A．保险丝熔断后，可用铁丝代替

B．可用湿布擦洗带电设备

C．发现电线着火，立即泼水灭火

D．发现有人触电时，应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开

如图所示是中学实验室中的手摇发电机，与摇把相连的大轮的直径为20cm，与转子相连的小轮直径为2cm。已知永磁铁之间产生的匀强磁场的磁感应强度为B=
，转子上线圈共200匝，总电阻为8，每匝线圈的面积为30cm²。现使摇把以每秒2转摇动，则

1）写出该发电机输出的电动势的表达式（以中心面开始计时）。
（2）若该发电机外接一个“4.8V、0.3A”小灯泡，则其实际功率为多少?
（3）若该发电机外接二个发光颜色不同的发光二极管，发光二极管的正向电阻为16，发光电压为，则每个发光二极管每次发光的时间是多少?

图是一正弦交变式电流的电压图象。则此正弦交变式电流的频率和电压的有效值分别为

A．50Hz，220V

B．50Hz，220V

C．0.5Hz，220V

D．0.5Hz，220V

在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如左图所示，产生的交变电动势的图象如右图所示，则

A．t=0.005s时线框的磁通量变化率为零

B．t=0.01s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311V

D．线框产生的交变电动势的频率为100Hz

(16分)三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制流域面积为1.0×10⁶ km²，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×10¹¹m³.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P＝1.82×10⁷ kW，年平均发电量约为W＝8.40×10¹⁰ kW·h.该工程已全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×10³ kg/m³，g取10 m/s²)：
(1)若三峡电站上、下游水位差按h＝100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．
(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？
(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P₁＝4.5×10⁵ kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500 kV，而发电机输出的电压约为U₀＝18 kV.若输电线上损耗的功率为输电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．

(15分)如图12甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0 Ω，所围成矩形的面积S＝0.040 m²，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按如图12乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nB_mScos(t)，其中B_m为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：

(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；
(2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～的时间内，通过小灯泡的电荷量．

(15分)图11甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100匝、电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图11乙所示正弦规律变化．求：

(1)交流发电机产生的电动势的最大值；
(2)电路中交流电压表的示数．

如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab＝0.25 m，宽度bc＝0.20 m，共有n＝100匝，总电阻r＝1.0 Ω，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动．线圈处于磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V,1.8 W”的灯泡．当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W．则：
(1)推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式为E_m＝nBSω(其中S表示线圈的面积)；
(2)求线圈转动的角速度ω；
(3)求线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能．

在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电压随时间变化的波形如图所示，线圈与一阻值R＝9 Ω的电阻串联在一起，线圈的电阻为1 Ω.则(　　)
A．通过电阻R的电流瞬时值表达式为i＝10sin 200πt(A)
B．电阻R两端的电压有效值为90 V
C．1 s内电阻R上产生的热量为450 J
D．图中t＝1×10^-2 s时，线圈位于中性面

一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e =" 311sin314t" V，则此发电机产生的电动势的最大值为_______V，有效值为_______V，发电机转子的转速为_______转/秒，产生的交流电的频率为______Hz．

如图所示，交流电源的电压有效值跟直流电源的电压相等，当将双刀双掷开关接到直流电源上时，灯泡的实际功率为P₁，而将双刀双掷开关接在交流电源上时，灯泡的实际功率为P₂，则(　　)。

A．P1＝P2

B．P1>P2

C．P1<P2

D．不能比较