Question

【題目】如圖所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，電阻r＝1 Ω的矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電路連接，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為6 Ω，滑片P位于滑動(dòng)變阻器距下端處，定值電阻R1＝2 Ω，其他電阻不計(jì)，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T＝0.02 s。閉合開(kāi)關(guān)S，從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中理想電壓表示數(shù)是5 V。下列說(shuō)法正確的是(　 　)

A. 電阻R1消耗的功率為W

B. 0.02 s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為零

C. 線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的規(guī)律是V

D. 線圈從開(kāi)始計(jì)時(shí)到s的過(guò)程中，通過(guò)R1的電荷量為C

Answer 1

【答案】D

【解析】

A、根據(jù)電壓表示數(shù)，結(jié)合功率表達(dá)式，即可求解；
B、從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，電壓瞬時(shí)值最大；
C、從線圈處于垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=Emcosωt；
D、由電流的平均值可得轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量．

滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器距下端1/3處，即2Ω，與定值電阻R1=2Ω并聯(lián)，再與4Ω串聯(lián)，且電壓表示數(shù)為5V，則電路中的電流，因此電阻R1電流I1=0.5A；那么阻R1消耗的功率為P=I12R1=0.52×2=0.5W；故A錯(cuò)誤；因從線圈處于垂直中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為：e=Emcosωt，因此0.02s時(shí)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓瞬時(shí)值為最大值，故B錯(cuò)誤；由A選項(xiàng)分析可知，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為E=I（R+r）=1×（5+1）=6V，那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為6V，；因此線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為：e=6cos100πt（V），故C錯(cuò)誤；圖示位置磁通量為NBS，從開(kāi)始計(jì)時(shí)到1/200s的過(guò)程中，由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°角的過(guò)程中，磁通量由BS減為零，故磁通量的變化為：△=BS，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為：。感應(yīng)電流的平均值為：。則線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量為：，那么經(jīng)過(guò)R1的電荷量為，故D正確。故選D。