Question

【题目】如图所示为小型旋转电枢式交流发电机，电阻r＝1 Ω的矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电路连接，滑动变阻器R的最大阻值为6 Ω，滑片P位于滑动变阻器距下端处，定值电阻R1＝2 Ω，其他电阻不计，线圈匀速转动的周期T＝0.02 s。闭合开关S，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转动过程中理想电压表示数是5 V。下列说法正确的是(　 　)

A. 电阻R1消耗的功率为W

B. 0.02 s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零

C. 线圈产生的电动势e随时间t变化的规律是V

D. 线圈从开始计时到s的过程中，通过R1的电荷量为C

Answer 1

【答案】D

【解析】

A、根据电压表示数，结合功率表达式，即可求解；
B、从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，电压瞬时值最大；
C、从线圈处于垂直中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=Emcosωt；
D、由电流的平均值可得转过90°的过程中通过电阻R的电荷量．

滑动片P位于滑动变阻器距下端1/3处，即2Ω，与定值电阻R1=2Ω并联，再与4Ω串联，且电压表示数为5V，则电路中的电流，因此电阻R1电流I1=0.5A；那么阻R1消耗的功率为P=I12R1=0.52×2=0.5W；故A错误；因从线圈处于垂直中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为：e=Emcosωt，因此0.02s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为最大值，故B错误；由A选项分析可知，线圈产生感应电动势有效值为E=I（R+r）=1×（5+1）=6V，那么感应电动势的最大值为6V，；因此线圈中感应电动势的瞬时值表达式为：e=6cos100πt（V），故C错误；图示位置磁通量为NBS，从开始计时到1/200s的过程中，由图示位置转过90°角的过程中，磁通量由BS减为零，故磁通量的变化为：△=BS，感应电动势的平均值为：。感应电流的平均值为：。则线圈从图示位置转过90°的过程中通过电阻R的电荷量为：，那么经过R1的电荷量为，故D正确。故选D。