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高中物理
3.2 交变电流的描述
3.2 交变电流的描述 知识点题库
调光台灯、调速电风扇,过去是用变压器来实现的,缺点是成本高,体积大,效率低,且不能任意调节灯的亮度或电风扇的转速.现在的调光台灯、调速电风扇是用可控硅电子元件来实现的.如图所示1为经过一个双向可控硅电子调节后加在电灯上的电压,即在正弦交流电的每一个二分之一周期中,前面四分之一被截去,调节台灯上的旋钮可以控制截去的多少,从而改变电灯上的电压.那么现在电灯上的电压值是( )
A .
B .
C .
D .
一交流电流的图象如图所示,由图可知( )
A .
用电流表测该电流其示数为14.1 A
B .
该交流电流的频率为50Hz
C .
该交流电流通过10Ω电阻时,电阻消耗的电功率为1000 W
D .
该交流电流瞬时值表达式为i=14.1sin314t A
阻值为10Ω的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上,以下说法正确的是( )
A .
电压的有效值为10V
B .
通过电阻的电流有效值为
A
C .
电阻消耗电功率为5W
D .
电阻每秒钟产生的热量为10J
如图所示,线圈面积为0.05m
2
, 共100匝,线圈总电阻为1Ω,与外电阻R=9Ω相连.当线圈在B=
T的匀强磁场中绕OO′以角速度ω=10πrad/s匀速转动时,求:
(1) 若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时值表达式;
(2) 电流表和电压表的示数;
(3) 线圈转过
s时,电动势的瞬时值.
如图所示为正弦式交电流的电压u随时间t变化的图象,由图可知,该交变电流的电压的有效值为
V,频率为
Hz.
将交流电压U=
伏,接到标有“220V 100W”的灯泡两端,如果灯泡的灯丝电阻保持不变,求:
(1) 通过灯泡电流的最大值是多少?
(2) 灯泡的实际电功率是多少?
(3) 写出电流i的瞬时值表达式,并画出i-t图象。
如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速,绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示,则( )
甲 乙
A .
曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3
B .
两次t=0时刻线圈平面均与中性面重合
C .
曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D .
曲线a表示的交变电动势有效值为
如图甲所示,调光台灯是通过双向可控硅电子器件来实现无级调节灯的亮度的.现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上,经过可控硅调节后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时电压表的示数是( )
A .
220V
B .
156 V
C .
110 V
D .
78 V
一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交变电流电动势ε=220
sin50πt(V),下列说法错误的是( )
A .
交流电的电动势峰值是220
V
B .
交流电的电动势有效值是220V
C .
当t=
s时,电动势的瞬时值为220V
D .
当t=0时,线圈平面恰好与中性面垂直
关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是( )
A .
线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次
B .
线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变
C .
线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
D .
线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
矩形金属线圈共10匝,绕垂直磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动,线圈中产生的交流电动势e随时间t变化的情况如图1所示.下列说法中正确的是 ( )
A .
此交流电的频率为0.2Hz
B .
此交流电动势的有效值为1V
C .
t=0.1s时,线圈平面与磁场方向平行
D .
线圈在转动过程中穿过线圈的最大磁通量为
Wb
如图所示,N匝矩形导线框以角速度
绕对称轴
匀速转动,线框面积为S,线框电阻、电感均不计,在
左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,外电路接有电阻R,理想电流表A,则:( )
A .
从图示时刻起,线框产生的瞬时电动势为
B .
交流电流表的示数
C .
R两端电压的有效值
D .
一个周期内R的发热量
如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比,n
1
:n
2
=4:1,原线圈接图乙所示的正弦交流电,副线圈与理想电压表、理想电流表、热敏电阻R
T
(阻值随温度的升高而减小)及报警器P组成闭合电路,回路中电流增加到一定值时报警器P将发出警报声.则以下判断正确的是( )
A .
变压器副线圈中交流电的频率为50 Hz
B .
电压表示数为9V
C .
R
T
处温度升高到一定值时,报警器P将会发出警报声
D .
R
T
处温度升高时,变压器的输入功率变小
如图所示,10匝矩形线框处在磁感应强度B=
T的匀强磁场中,绕垂直磁场的轴以恒定角速度ω=l0rad/s在匀强磁场中转动,线框电阻不计,面积为0.4m
2
, 线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连,副线圈接有一只灯泡L(规格为“4W,l00Ω”)和滑动变阻器,电流表视为理想电表,则下列说法正确的是( )
A .
若从图示线框位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为
B .
当灯泡正常发光时,原、副线圈的匝数比为1:2
C .
若将滑动变阻器滑片向上移动,则电流表示数增大
D .
若将自耦变压器触头向下滑动,灯泡会变暗
如图所示,一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动.在转动过程中,线框中的最大磁通量为
,最大感应电动势为
,则线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向转轴转动的角速度的大小为
.
将一定值电阻分别接到如图1和图2所示的两种交流电源上,在一个周期内该电阻产生的焦耳热分别为
和
,则
等于( )
A .
B .
C .
D .
一个10匝、总电阻为2Ω的闭合矩形金属线框位于匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动,穿过该线框的磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。下列说法正确的是( )
A .
t=0时,线框平面与中性面重合
B .
线框产生的感应电动势的最大值为20πV
C .
线框产生的交变电动势的频率为0.5Hz
D .
线框的发热功率为400π
2
W
图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,矩形线圈ABCD绕垂直于磁场方向的水平轴
沿逆时针方向匀速转动,t=0时刻线圈从中性面开始转动电压传感器显示其产生的电压如图乙所示,下列选项正确的是( )
A .
线圈的转速为5πr/s
B .
传感器显示的交流电压表达式为
C .
线圈两端电压的有效值为
D .
该交变电流可以直接加在击穿电压为
的电容器上
自从钻木取火之后人类第一次烧烤起,烹饪的炉灶在不断地进步,电磁炉(图甲)是百万年间的一次炊具革命——发热主体就是锅自己。电磁炉要用铁锅的原因众说纷纭,我们来揭秘其中原理。电磁炉可以看做一个变压器:炉盘相当于原线圈,锅底既是副线圈又是负载,通过电磁感应产生涡流来加热食物。由于没有铁芯,炉盘的能量传输会有一定损耗,传输效率为η。锅底感应的电动势与原线圈电压的比值称作耦合系数,设为n。一方面铁锅是顺磁质,耦合系数很高,适合做锅体;另一方面铁锅的电阻较为合适,这是由炉盘中的阻抗匹配决定的。电磁炉工作原理可简化为图乙,电源为频率、有效值恒定的电压U,炉盘中配有定值阻抗Rx,锅体回路中的电阻相当于负载。
(1) 若通过匹配阻抗Rx的电流为I,求锅体中感应的电动势有效值;
(2) 若锅体等效电阻为R,求流过匹配阻抗Rx的电流;
(3) 更换不同锅体,相当于调节负载电阻,设传输效率η和耦合系数n都不变,求锅体等效电阻R为多大时加热食物的功率最大。
如图所示的交流电为
, 接在阻值220Ω的电阻两端,则( )
A .
电压表的读数为311V
B .
电流表读数为1.41A
C .
电流表读数是1A
D .
通过电阻的电流方向每秒钟改变50次
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