Question

18．图甲是交流发电机的示意图，发出的电直接输出到理想变压器的原线圈， 为交流 电压表．变压器的副线圈接有三个支路，每个支路接有相同规格的小灯泡 L₁、L₂ 和 L₃，且 L₂串有理想电感 L、L₃ 串有电容器 C．发电机两磁极 N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场．线圈绕垂直于磁场的水平轴 OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电 流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是（　　）

• A． 图甲线框位置叫中性面，此时所产生的感应电动势最大，图乙可得，此时电压表示数为10V
• B． 线圈转动的角速度为100πrad/s，0.02s时线框内电流的流向是：DCBA
• C． 如果灯泡 L₁ 恰好正常发光，那么 L₂、L₃ 两小灯泡都能发光但比L₁ 要暗
• D． 增大线圈的转动速度，L₁、L₂、L₃三个小灯泡的亮度均不会变化

Answer 1

分析 线框处于中性面时，磁通量最大，感应电动势为0；电压表读数是有效值，根据右手定则判断线框中电流的流向；在交流电路中，电容器和电感器对交流有阻碍作用，增大转速，频率增大，电容的容抗变小，电感的感抗变大

解答 解：A、图甲线圈与磁场平行，磁通量为0，线框位置与中性面垂直，产生的感应电动势为0，电压表示数为有效值，$U=\frac{{U}_{m}^{\;}}{\sqrt{2}}=\frac{10\sqrt{2}}{\sqrt{2}}V=10V$，故A错误；
B、线框转动的角速度为$ω=\frac{2π}{T}=\frac{2π}{2×1{0}_{\;}^{-2}}rad/s=100πrad/s$，0.02s时线框内电流的流向与0时刻线框内电流的流向相同，根据右手定则，知电流流向是：DCBA，故B正确；
C、由于线圈有感抗，电容有容抗，所以灯泡${L}_{2}^{\;}$、${L}_{3}^{\;}$两端的电压比灯泡${L}_{1}^{\;}$两端的电压小，所以L₂、L₃ 两小灯泡都能发光但比L₁ 要暗，故C正确；
D、增大线圈的转速，则频率增大，感抗增大，容抗减小，灯泡${L}_{1}^{\;}$亮度不变，灯泡${L}_{2}^{\;}$变暗，灯泡${L}_{3}^{\;}$变亮，故D错误；
故选：BC

点评 本题考查交流电的产生，注意线圈处于中性面磁通量最大，磁通量的变化率为0，感应电动势为0，要掌握电感的感抗、电容的容抗与交变电压频率的关系，可根据公式${x}_{C}^{\;}=\frac{1}{2πCf}$和${x}_{L}^{\;}=2πLf$进行分析．