交变电流的产生及规律知识点题库

某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断（　　）

A . t₂和t₄时刻线圈处于中性面位置 B . t₁和t₃时刻穿过线圈的磁通量最大 C . t₂和t₄时刻穿过线圈磁通量的变化率最大 D . t₂到t₄时刻穿过线圈中的磁通量变化量为零

图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则（　　）

A . t=0时刻线圈平面处于中性面 B . 每秒钟内电流方向改变50次 C . 灯泡两端的电压为22V D . 0～0.01s时间内通过灯泡的电量为0

图甲、图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 . 电压的有效值都是311V C . 电压的有效值图甲大于图乙 D . 图甲所示电压的瞬时值表达式为u=220sin100πt（V）

如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω=2πrad/s，外电路电阻R=4Ω．求：

（1）转动过程中感应电动势的最大值；
（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60°角时的瞬时感应电动势；
（3）由图示位置转过60°角的过程产生的平均感应电动势；
（4）交流电压表的示数；
（5）转动一周外力做的功．

交流发电机在工作时电动势为e=E_msinωt，若将发电机的转速提高一倍，同时将线圈所围面积减少一半，其它条件不变，则电动势为（）

A . e=E_msin $\text{[math]}$ B . e=2E_msin $\text{[math]}$ C . e=E_msin2ωt D . e= $\text{[math]}$

如图甲所示，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交流电的电动势图象如图乙所示，经原副线圈的匝数比为1：10的理想变压器为一灯泡供电，如图丙所示，副线圈电路中灯泡额定功率为22W．现闭合开关，灯泡正常发光．则（）

A . t=0.01s时刻穿过线框回路的磁通量为零 B . 交流发电机的转速为50r/s C . 变压器原线圈中电流表示数为1A D . 灯泡的额定电压为220 $\text{[math]}$ V

如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n₁和n₂ ．保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的（　　）

A . 在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势最大 B . 当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V₂的示数变大 C . 电压表V₁示数等于NBωL² D . 变压器的输入与输出功率之比为1：1

如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长为 $\text{[math]}$ ，ad边长 $\text{[math]}$ ，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的 $\text{[math]}$ 轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外，cd边正转入纸内。

（1）写出感应电动势的瞬时表达式；
（2）线圈转一圈外力做功多少？

如图所示，边长为L、总阻值为R的等边三角形单匝金属线圈abc从图示位置开始绕轴EF以角速度 $\text{[math]}$ 匀速转动，EF的左右两侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和 $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . 图示位置线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大 B . 线圈从图示位置转过一周的过程中，产生的感应电流先沿acba方向后沿abca方向 C . 线圈从图示位置转过一周的过程中，产生的感应电动势的最大值为 $\text{[math]}$ D . 线圈转动过程中产生的交流电的电动势的有效值为 $\text{[math]}$

如图所示， $\text{[math]}$ 匝矩形闭合导线框 $\text{[math]}$ 处于磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 的水平匀强磁场中，线框面积为电阻为 $\text{[math]}$ ．线框绕垂直于磁场的轴 $\text{[math]}$ 以角速度 $\text{[math]}$ 匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，原副线圈匝数之比为 $\text{[math]}$ ，变压器副线圈接入一只额定电压为 $\text{[math]}$ .电阻为 $\text{[math]}$ 的灯泡，灯泡正常发光．从线框通过中性面开始计时，下列说法错误的是（）

A . 匀速转动过程中穿过线框的磁通量变化率最大值为 $\text{[math]}$ B . 灯泡中的电流方向每秒改变 $\text{[math]}$ 次 C . 变压器原线圈两端电压最大值为 $\text{[math]}$ D . 线框中产生的感应电流表达式为 $\text{[math]}$

图甲是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线过bc边中点的OO ' 轴转动，由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO ' 转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。图乙是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。已知ab长度为L₁ ， bc长度为L₂ ，线圈以恒定角速度ω逆时针转动。（只考虑单匝线圈）

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（1）如图甲所示，当线圈平面处于中性面位置时，求通过线圈的磁通量；
（2）如图丙所示，线圈平面处于与中性面成φ₀夹角位置时开始计时，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e的表达式；
（3）若线圈电阻不计，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计）

理想变压器原线圈接有理想交流电流表，副线圈接有两个电热器 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ ，其铭牌参数分别为“220V 1100W”和“220V 440W”，如图甲所示。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压时，两电热器均正常工作，则下列说法正确的是（　　）

A . 变压器原线圈的输入电功率为1540W B . 变压器原、副线圈的匝数比为311：22 C . 原线圈输入电压为3110V D . 理想交流电流表的示数为7A

2020年3月28日消息，随着复产复工有序推进，全国发电量、用电量出现明显回升。如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，单匝线圈逆时针匀速转动，产生的交变电流随时间变化，其 $\text{[math]}$ 图像如图乙所示，下列说法正确的是（）

A . 线圈转动一周，电流的方向改变1次 B . 电流 $\text{[math]}$ 随时间变化的规律为 $\text{[math]}$ C . 在 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 时间内，穿过线圈的磁通量逐渐增大 D . 若只将线圈转速变为原来的2倍，则小灯泡的功率变为原来的4倍

如图所示，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，则下列说法中正确的是( )

A . 线框中能产生正弦式交变电流 B . 线框平面每经过中性面一次，感应电动势的方向就改变一次，感应电流的方向不变 C . 当线框平面与中性面重合时，穿过线框的磁通量最大，感应电动势最大 D . 当线框平面与中性面垂直时，穿过线框的磁通量及磁通量变化率均为零

图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻R=10Ω，L₁、L₂为规格相同的两只小灯泡。原线圈接一个经双可控硅调节后的电压U，U随时间t的变化规律如图乙所示，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前四分之一周期电压被截去。现将S₁、S₂、S₃闭合，此时L₂正常发光。下列说法正确的是（）

A . 输入电压U的有效值为10V B . R消耗的电功率为10W C . 只断开S₃后，L₂正常发光 D . 只断开S₂后，原线圈的输入功率增大

2021年10月21日，我国首台 $\text{[math]}$ 永磁直驱海上风力发电机成功下线。如图为海上风力发电机，若旋转电枢式发电机产生的感应电动势为 $\text{[math]}$ ，仅将风力发电机的转速增加到原来的2倍，其他条件不变，则感应电动势 $\text{[math]}$ 为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，转子是一个匝数 $\text{[math]}$ 、面积 $\text{[math]}$ ，电阻 $\text{[math]}$ 的矩形线圈，处于磁感应强度 $\text{[math]}$ 的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以 $\text{[math]}$ 的角速度匀速转动。外接 $\text{[math]}$ 的电阻，交流电流表为理想电表，从线圈平面与磁感线平行开始计时，求：

（1）线圈中感应电动势的峰值和感应电动势瞬时值的表达式；
（2）电路中电流表的示数。

如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量 $\text{[math]}$ 随时间t的变化规律如图乙所示。线圈匝数为10匝，电流表A为理想电流表。则（）

A . 1分钟内电流方向改变60次 B . $\text{[math]}$ 时感应电动势最大 C . $\text{[math]}$ 时电流表示数为零 D . 线圈感应电动势的最大值为2V

交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框 $\text{[math]}$ 可绕线框平面内垂直于磁感线的OO＇轴转动，由线框引出的导线 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分别与两个跟线框一起绕OO＇轴转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻 $\text{[math]}$ 及理想电流表形成闭合电路。已知 $\text{[math]}$ 长度为 $\text{[math]}$ ， bc长度为 $\text{[math]}$ ，线框电阻为 $\text{[math]}$ ，匝数为 $\text{[math]}$ ，线框以恒定角速度 $\text{[math]}$ 逆时针转动。求：

（1）从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电动势瞬时值 $\text{[math]}$ 的表达式；
（2）安培表的示数 $\text{[math]}$ ；
（3）若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做的功 $\text{[math]}$ 。

如图所示，方向水平的匀强磁场中有一竖直放置的矩形线圈，线圈绕其竖直对称轴OO′匀速转动。若使线圈转动的角速度变为原来的2倍，则与角速度变化前相比（）

A . 线圈经过中性面时磁通量的变化率不变 B . 线圈每转一圈产生的焦耳热变为原来的4倍 C . 线圈感应电动势的最大值变为原来的 $\text{[math]}$ 倍 D . 线圈中感应电流的频率变为原来的2倍

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