内容正文:
第三章《交变电流》单元测试卷(解析版)
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版(2019): 选择性必修第二册第3章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.如图所示为一小型交流发电机示意图,线圈与电阻构成闭合回路,将两磁极间的磁场视为匀强磁场,图示时刻线圈平面恰与磁场方向垂直。当线圈绕轴按图示方向匀速转动时,下列说法正确的是( )
A.图示时刻通过电阻的电流为零
B.图示时刻线圈的磁通量为零
C.从图示时刻开始,线圈转过时,电阻中的电流最大
D.从图示时刻开始,线圈转过时,线圈的磁通量变化率等于零
【答案】A
【详解】A.图示时刻线圈位于中性面,感应电动势为零,则通过电阻的电流为零,A正确;
B.图示时刻线圈的磁通量最大,B错误;
C.从图示时刻开始,线圈转过时,线圈再次回到中性面,则电阻中的电流为零,C错误;
D.从图示时刻开始,线圈转过时,穿过线圈的磁通量为零,但此时的磁通量变化率最大,D错误。
故选A。
2.“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证,它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的东部地区。为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量,需要采用高压输电。某发电厂原来用11kV的交变电压输电,后来改用升压变压器将电压升到330kV输电,输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R,下列说法中正确的是( )
A.提高电压后用户端获得的电压增大为原来的30倍
B.根据公式,提高电压后输电线上的电流增大为原来的30倍
C.根据公式,提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的900倍
D.根据公式,提高电压后输电线上的功率损失减少为原来的
【答案】D
【详解】AB.输电电压减去线路损失电压()为降压器输入端电压,输电线电流
若输送电压提高到30倍,可知电流减小为原来的,线路损失电压也减小为原来的,根据用户电压(为降压器原、副线圈匝数)
可知用户端电压并非原来的30倍,故AB错误;
CD.根据功率损失公式
当变为30倍,减少为,故C错误,D正确。
故选D。
3.假设从A处采用550kV的超高压向处输电,输电线上的损耗电功率为ΔP,损耗电压为ΔU。若保持输送功率和输电线电阻不变,改用1100kV特高压输电,则以下关于损耗电功率和损耗电压正确的说法是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】AB.根据远距离输电规律,输送功率保持不变,原输电电流
原输电电压,升压后
因此升压后输电电流
输电线电阻不变,因此升压后,损耗电功率,故A正确,B错误;
CD.升压后,损耗电压,故C、D错误。
故选A。
4.中国是全球最大的电动自行车生产与销售市场,某款电动自行车无线充电设施如图甲所示,工作原理如图乙所示,将电动自行车停放在充电点上,无线充电桩内部的发射线圈两端与如图丙所示的交流电源接通,电动自行车上的接收线圈两端会产生有效值为、的交变电流,再经转换电路转换为直流电对电动车电池进行充电。由于存在漏磁,接收线圈磁通量约为发射线圈磁通量的96%,线圈电阻均忽略不计( )
A.该电动车电池的内阻为 B.发射线圈内电流内方向变化50次
C.发射线圈和接收线圈匝数比约为22∶5 D.发射线圈的输入功率为
【答案】C
【详解】A.给电池充电时,电池属于非纯电阻元件,欧姆定律不适用,不能通过计算电池内阻,故A错误;
B.由图丙可知,交流电周期,1s内包含50个周期。一个周期内电流方向改变2次,因此1s内电流方向共改变次,故B错误;
C.根据法拉第电磁感应定律,有,
代入,得
整理得匝数比
即匝数比约为,故C正确;
D.由于存在漏磁和能量损耗,发射线圈输入功率等于接收输出功率加损耗功率,接收输出功率
因此发射线圈输入功率,故D错误。
故选C。
5.如图所示,理想变压器的原线圈两端接的交流电源,三个定值电阻阻值相等,理想交流电压表V1、V2的读数之比为9:2。下列说法正确的是( )
A.原、副线圈的匝数比为3:1
B.原、副线圈两端的电压比为3:2
C.变压器的输入功率大于输出功率
D.1s的时间内,流过定值电阻R1的电流方向改变50次
【答案】A
【详解】AB.设原副线圈的电压分别为U1、U2,由电路图可知,电压表V2的读数为
又由题意可知,
解得
由变压器的工作原理得
解得,故A正确,B错误;
C.由于理想变压器没有能量损失,所以变压器的输入功率等于输出功率,故C错误;
D.由可知,交流电的周期为
则交流电源的频率为
由于变压器不改变交流电的频率,因此变压器输出电压的频率为50Hz,又1个周期内电流方向改变两次,所以1s的时间内,流过定值电阻R1的电流方向改变100次,故D错误。
故选A。
6.如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦式交变电流的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是( )
A.线圈先后两次转速之比为1∶2
B.交变电流a的电压瞬时值u=10sin(0.4πt) V
C.交变电流b的电压最大值为
D.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为0
【答案】C
【详解】A.由图可知,周期Ta=0.4s,Tb=0.6s
因为
则线圈先后两次转速之比na∶nb=Tb∶Ta=3∶2,故A错误;
B.交变电流a的电压最大值为10 V,角速度为
电压的瞬时值表达式为u=10sin(5πt) V,故B错误;
C.电动势的最大值为Em=NBSω
所形成交变电流a和b的电压的最大值之比
则交变电流b的电压最大值为,故C正确;
D.t=0时刻u=0,根据法拉第电磁感应定律,可知此时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零且线圈位于中性面,故磁通量最大,故D错误。
故选C。
7.如图所示交变电流图像中,时间轴上方曲线为正弦交流电半个周期所形成的图线,则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据有效值的定义,有
解得该交变电流的有效值为
故选A。
8.如图为电能输送示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为,其输入电压且始终不变,输电线的总电阻为,降压变压器原、副线圈匝数比为,其副线圈接一火警报警系统,其中为定值电阻,为热敏电阻,当温度升高时,阻值变小。电压表可显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未发生火情时,升压变压器的输入功率为。下列说法中正确的是( )
A.未发生火情时,降压变压器副线圈输出的电压为
B.未发生火情时,输电线上损耗的功率为
C.当所在处发生火情时,电压表的示数变小
D.当所在处发生火情时,输电线路损失功率变小
【答案】C
【详解】AB.未发生火情时,由乙图可知,升压变压器的输入电压有效值为
由变压器电压与匝数关系可得
解得升压变压器的输出电压为
又
解得输电线上的电流为
输电线上的电压损失和功率损失分别为,
降压变压器输入电压为
又
代入数据解得,降压变压器的输出电压为,故AB错误;
CD.当R2所在处发生火情时,由于温度升高,阻值减小,R1、R2所在回路电流增大,由欧姆定律可知,R1两端电压增大,输入端电压U1不变,根据
因此U2的电压也不变,而
可知线路损耗电压变大,根据可知输电线路损失功率变大;
线路损耗电压变大,,因此U3变小,则由
可知U4电压变小,R1电压变大,因此R2两端电压减小,故电压表V的示数变小,故C正确,D错误。
故选C。
9.(多选)如图所示电路中,理想变压器原线圈加一个固定的交变电源,下列情况正确的是( )
A.当滑动头上移时,灯泡变亮
B.当滑动头上移时,电流表示数变大
C.滑动头上移时,电压表示数变大
D.若闭合开关,则电流表示数变大
【答案】CD
【详解】A.当R1的滑动头上移时,接入电路的R1的阻值增大,总电阻增大,副线圈中的电流减小,则灯泡的功率变小即亮度变暗;故A错误;
B.当R1的滑动头上移时,副线圈中的电流减小,变压器的匝数比不变,由可知变压器的输入电流减小,即电流表A1示数减小,故B错误;
C.由于原线圈电压不变,故副线圈的电压不变,滑动头上移时,副线圈中的电流减小使得灯泡两端的电压减小,则电压表的示数增大,故C正确;
D.若闭合开关,则副线圈并入电阻,副线圈的总电阻变小,则副线圈的功率变大,因不变,由可知变大,即电流表示数变大,故D正确。
故选CD。
10.(多选)已知两个完全相同的电热器A、B,当A通以如图甲所示的方波式交变电流,B通以如图乙所示的交变电流时,下列说法正确的是( )
A.图甲中交变电流的有效值为 B.图乙中交变电流的有效值为
C.这两个电热器的电功率之比 D.这两个电热器的电功率之比
【答案】AC
【详解】A.对图甲,根据电流有效值定义有
解得图甲中交变电流的有效值为,故A正确;
B.对图乙,根据电流有效值定义有
解得图乙中交变电流的有效值为,故B错误;
CD.这两个电热器的电功率之比,故C正确,D错误。
故选AC。
11.(多选)如图所示电路中,变压器为理想变压器,电流表为理想交流电表,为定值电阻,在A、B端输入有效值保持不变的正弦交流电压,则下列调节能使电流表示数变大的是( )
A.仅将滑片向上移 B.仅将滑片向上移
C.仅将滑片向上移 D.仅将滑片向上移
【答案】BC
【详解】A.将原线圈输入端等效为电阻,因为
则电流表示数
其中
仅将滑片向上移,增大、增大,电流表的示数变小,故A错误;
B.仅将滑片向上移,变小、减小,减小,电流表示数变大,故B正确;
C.仅将滑片向上移,增大、减小,减小,电流表示数变大,故C正确;
D.仅将滑片向上移,变大、增大,增大,电流表示数变小,故D错误。
故选BC。
12.(多选)自行车的车灯发电机如图1所示,其结构如图2。绕有300匝线圈的C形铁芯开口处装有磁铁。车轮边缘与小轮接触不打滑,车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动,摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动,从而使铁芯中磁通量发生变化,其变化图像如图3所示,其中ω为摩擦小轮转动的角速度。线圈两端c、d作为发电机输出端与标有“12V,6W”的灯泡L相连。当自行车以速度v匀速行驶时,小灯泡恰好正常发光。假设灯泡阻值不变,线圈的总电阻为,发电机输出电压可视为正弦交流电压。则( )
A.自行车的速度
B.小灯泡正常发光时
C.若自行车的速度减半,则小灯泡的功率为先前的
D.磁铁处于图2位置时,小灯泡两端的电压为
【答案】AC
【详解】B.令感应电动势的最大值为,则有
则感应电动势的有效值
小灯泡恰好正常发光,则有
对小灯泡有
解得,故B错误;
A.车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动,根据
结合上述解得,故A正确;
C.若自行车的速度减半,结合上述可知,摩擦小轮转动的角速度减半,感应电动势的最大值减半,感应电动势的有效值减半,根据闭合电路欧姆定律可知,感应电流的有效值减半,则小灯泡的功率减为先前的,故C正确;
D.磁铁处于图2位置时,穿过线圈的磁通量达到最大值,根据图3可知,此时磁通量的变化率为0,即磁铁处于图2位置时,小灯泡两端的电压为0,故D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
13.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中,将所需器材组装成如图甲所示的变压器。
(1)实验时,原线圈接在电源上,用多用电表测量副线圈的电压,下列操作正确的是______。
A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压,电表用交流电压挡
D.原线圈接交流电压,电表用直流电压挡
(2)某次实验中,所用线圈匝数匝和匝,测量的数据如下表所示,则原线圈所接的匝数为________(填“”或“”),原线圈应用________(填“较粗”或“较细”)导线绕制。
1.80
2.80
3.80
4.80
3.99
6.01
8.02
10.03
(3)如图乙所示的变压器中接入4个规格相同的灯泡且都正常发光,变压器视为理想变压器,则原、副线圈的匝数比为________。
【答案】(1)C
(2) 较细
(3)
【详解】(1)原线圈接交流电源,副线圈接多用电表交流电压挡。
故选C。
(2)[1][2]匝数比为,而表中电压比小于,因变压器有漏磁等误差因素的存在,故为原线圈,匝数大,电流小,故使用较细的导线绕制。
(3)设灯泡正常发光电压为,电流为,电阻为,由
得
即
根据
解得。
14.某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
(1)实验需要以下哪种电源___________;
A.低压直流电源 B.高压直流电源 C.低压交流电源 D.高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后,先保证原线圈匝数不变,改变副线圈匝数;再保证副线圈匝数不变,改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的,所以,我们实际上测量的是电压的___________值(填“有效”或“最大”)。
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成___________(填“正比”或“反比”),实验中由于变压器的铜损和铁损,将导致副线圈的输出电压___________(填“偏大”“偏小”或“一样”)。
【答案】(1)C
(2)有效
(3) 正比 偏小
【详解】(1)探究变压器原、副线圈电压与匝数关系必须用交流电,又因为安全起见必须用低压电,所以用低压交流电。
故选C。
(2)多用电表测量的交流电压为有效值,不是最大值。
(3)[1]理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。
[2]实验中由于变压器的铜损和铁损,会导致副线圈的电压减小。
五.计算题(本题共3小题,共36分)
15.小型交流发电机如图所示,内部为匝数、面积的正方形线圈,线圈总电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动,此时电灯恰好正常发光,电灯电阻,线路中其他电阻不计,求:
(1)从图示位置开始,线圈中感应电动势的瞬时表达式;
(2)电灯正常发光的功率;
(3)从图示位置开始,线圈转过的过程中,通过电灯的电荷量。
【详解】(1)交流发电机产生的电动势的最大值为
图示位置为垂直中性面位置,此时电动势是最大的,所以线圈中感应电动势的瞬时表达式为
(2)电动势的有效值为
流过电灯的电流为
电灯正常发光的功率
(3)线圈转过的过程中,通过电灯的电量
其中,
解得
16.如图所示,理想变压器的原线圈接在电压的正弦交流电源上,原、副线圈的回路中两个阻值相同的电阻消耗的电功率之比。求:
(1)原、副线圈的匝数比;
(2)原线圈回路中电阻两端的电压。
【详解】(1)设原、副线圈回路中电流分别为I1、I2,由
可得I1:I2=1:3
根据
解得n1:n2=3:1
(2)设理想变压器原、副线圈的输入电压为U1、U2,初级所接电阻两端电压为UR,根据
解得U2=3UR
根据
可得
原线圈回路中有,其中
解得
17.如图1所示,平行导轨由光滑金属材料构成,和均是半径为的四分之一圆轨道,和处的切线方向均为水平,金属棒可沿切线方向先后进入两圆轨道.导轨和所在区域均存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度.间接有智能电源,右侧接有阻值为的定值电阻.初始时棒静止于左侧,现闭合开关,在智能电源的调控下,金属棒向右加速运动,加速度与位移的关系如图2所示,图线斜率为.已知棒对导轨处恰好无压力.金属棒的质量为,接入电路部分的长度为,不计空气阻力和其余电阻,处绝缘.
(1)判断智能电源哪端为正极;
(2)求初始时金属棒与的距离;
(3)当棒运动至处时,施加外力,使棒保持速率不变,沿着轨道运动至处,求该过程中做的功和通过电阻的电荷量.
【详解】(1)金属棒向右加速运动是因为受向右的安培力,根据左手定则,可判断回路中电流方向是顺时针方向,故端为正极
(2)图线与横轴包围的面积
处
解得
(3)金属棒从至由机械能守恒定律有
得
金属棒从处到TV处,由能量守恒有
又
又,
联立解得,
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第三章《交变电流》单元测试卷(解析版)
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版(2019): 选择性必修第二册第3章。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~8题只有一项符合题目要求,第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.如图所示为一小型交流发电机示意图,线圈与电阻构成闭合回路,将两磁极间的磁场视为匀强磁场,图示时刻线圈平面恰与磁场方向垂直。当线圈绕轴按图示方向匀速转动时,下列说法正确的是( )
A.图示时刻通过电阻的电流为零
B.图示时刻线圈的磁通量为零
C.从图示时刻开始,线圈转过时,电阻中的电流最大
D.从图示时刻开始,线圈转过时,线圈的磁通量变化率等于零
2.“西电东送”是实现经济跨地区可持续快速发展的重要保证,它将西部丰富的能源转化为电能输送到电力供应紧张的东部地区。为了减少远距离输电线路中电阻损耗的能量,需要采用高压输电。某发电厂原来用11kV的交变电压输电,后来改用升压变压器将电压升到330kV输电,输送的电功率都是P。若输电线路的电阻为R,下列说法中正确的是( )
A.提高电压后用户端获得的电压增大为原来的30倍
B.根据公式,提高电压后输电线上的电流增大为原来的30倍
C.根据公式,提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的900倍
D.根据公式,提高电压后输电线上的功率损失减少为原来的
3.假设从A处采用550kV的超高压向处输电,输电线上的损耗电功率为ΔP,损耗电压为ΔU。若保持输送功率和输电线电阻不变,改用1100kV特高压输电,则以下关于损耗电功率和损耗电压正确的说法是( )
A. B. C. D.
4.中国是全球最大的电动自行车生产与销售市场,某款电动自行车无线充电设施如图甲所示,工作原理如图乙所示,将电动自行车停放在充电点上,无线充电桩内部的发射线圈两端与如图丙所示的交流电源接通,电动自行车上的接收线圈两端会产生有效值为、的交变电流,再经转换电路转换为直流电对电动车电池进行充电。由于存在漏磁,接收线圈磁通量约为发射线圈磁通量的96%,线圈电阻均忽略不计( )
A.该电动车电池的内阻为 B.发射线圈内电流内方向变化50次
C.发射线圈和接收线圈匝数比约为22∶5 D.发射线圈的输入功率为
5.如图所示,理想变压器的原线圈两端接的交流电源,三个定值电阻阻值相等,理想交流电压表V1、V2的读数之比为9:2。下列说法正确的是( )
A.原、副线圈的匝数比为3:1 B.原、副线圈两端的电压比为3:2
C.变压器的输入功率大于输出功率 D.1s的时间内,流过定值电阻R1的电流方向改变50次
6.如图所示,图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流的图像,当调整线圈转速后,所产生的正弦式交变电流的图像如图线b所示,以下关于这两个正弦式交变电流的说法中正确的是( )
A.线圈先后两次转速之比为1∶2 B.交变电流a的电压瞬时值u=10sin(0.4πt) V
C.交变电流b的电压最大值为 D.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量为0
7.如图所示交变电流图像中,时间轴上方曲线为正弦交流电半个周期所形成的图线,则该交变电流的有效值为( )
A. B. C. D.
8.如图为电能输送示意图,变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为,其输入电压且始终不变,输电线的总电阻为,降压变压器原、副线圈匝数比为,其副线圈接一火警报警系统,其中为定值电阻,为热敏电阻,当温度升高时,阻值变小。电压表可显示加在报警器上的电压(报警器未画出)。未发生火情时,升压变压器的输入功率为。下列说法中正确的是( )
A.未发生火情时,降压变压器副线圈输出的电压为
B.未发生火情时,输电线上损耗的功率为
C.当所在处发生火情时,电压表的示数变小
D.当所在处发生火情时,输电线路损失功率变小
9.(多选)如图所示电路中,理想变压器原线圈加一个固定的交变电源,下列情况正确的是( )
A.当滑动头上移时,灯泡变亮 B.当滑动头上移时,电流表示数变大
C.滑动头上移时,电压表示数变大 D.若闭合开关,则电流表示数变大
10.(多选)已知两个完全相同的电热器A、B,当A通以如图甲所示的方波式交变电流,B通以如图乙所示的交变电流时,下列说法正确的是( )
A.图甲中交变电流的有效值为 B.图乙中交变电流的有效值为
C.这两个电热器的电功率之比 D.这两个电热器的电功率之比
11.(多选)如图所示电路中,变压器为理想变压器,电流表为理想交流电表,为定值电阻,在A、B端输入有效值保持不变的正弦交流电压,则下列调节能使电流表示数变大的是( )
A.仅将滑片向上移 B.仅将滑片向上移
C.仅将滑片向上移 D.仅将滑片向上移
12.(多选)自行车的车灯发电机如图1所示,其结构如图2。绕有300匝线圈的C形铁芯开口处装有磁铁。车轮边缘与小轮接触不打滑,车轮转动时带动半径为2cm的摩擦小轮转动,摩擦小轮又通过传动轴带动磁铁一起转动,从而使铁芯中磁通量发生变化,其变化图像如图3所示,其中ω为摩擦小轮转动的角速度。线圈两端c、d作为发电机输出端与标有“12V,6W”的灯泡L相连。当自行车以速度v匀速行驶时,小灯泡恰好正常发光。假设灯泡阻值不变,线圈的总电阻为,发电机输出电压可视为正弦交流电压。则( )
A.自行车的速度
B.小灯泡正常发光时
C.若自行车的速度减半,则小灯泡的功率为先前的
D.磁铁处于图2位置时,小灯泡两端的电压为
第Ⅱ卷 非选择题
二、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
13.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中,将所需器材组装成如图甲所示的变压器。
(1)实验时,原线圈接在电源上,用多用电表测量副线圈的电压,下列操作正确的是______。
A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压,电表用交流电压挡 D.原线圈接交流电压,电表用直流电压挡
(2)某次实验中,所用线圈匝数匝和匝,测量的数据如下表所示,则原线圈所接的匝数为________(填“”或“”),原线圈应用________(填“较粗”或“较细”)导线绕制。
1.80
2.80
3.80
4.80
3.99
6.01
8.02
10.03
(3)如图乙所示的变压器中接入4个规格相同的灯泡且都正常发光,变压器视为理想变压器,则原、副线圈的匝数比为________。
14.某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。
(1)实验需要以下哪种电源___________;
A.低压直流电源 B.高压直流电源 C.低压交流电源 D.高压交流电源
(2)该同学认真检查电路无误后,先保证原线圈匝数不变,改变副线圈匝数;再保证副线圈匝数不变,改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的,所以,我们实际上测量的是电压的___________值(填“有效”或“最大”)。
(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成___________(填“正比”或“反比”),实验中由于变压器的铜损和铁损,将导致副线圈的输出电压___________(填“偏大”“偏小”或“一样”)。
五.计算题(本题共3小题,共36分)
15.小型交流发电机如图所示,内部为匝数、面积的正方形线圈,线圈总电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中,绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动,此时电灯恰好正常发光,电灯电阻,线路中其他电阻不计,求:
(1)从图示位置开始,线圈中感应电动势的瞬时表达式;
(2)电灯正常发光的功率;
(3)从图示位置开始,线圈转过的过程中,通过电灯的电荷量。
16.如图所示,理想变压器的原线圈接在电压的正弦交流电源上,原、副线圈的回路中两个阻值相同的电阻消耗的电功率之比。求:
(1)原、副线圈的匝数比;
(2)原线圈回路中电阻两端的电压。
17.如图1所示,平行导轨由光滑金属材料构成,和均是半径为的四分之一圆轨道,和处的切线方向均为水平,金属棒可沿切线方向先后进入两圆轨道.导轨和所在区域均存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度.间接有智能电源,右侧接有阻值为的定值电阻.初始时棒静止于左侧,现闭合开关,在智能电源的调控下,金属棒向右加速运动,加速度与位移的关系如图2所示,图线斜率为.已知棒对导轨处恰好无压力.金属棒的质量为,接入电路部分的长度为,不计空气阻力和其余电阻,处绝缘.
(1)判断智能电源哪端为正极;
(2)求初始时金属棒与的距离;
(3)当棒运动至处时,施加外力,使棒保持速率不变,沿着轨道运动至处,求该过程中做的功和通过电阻的电荷量.
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