题目内容

10.如图所示,虚线左侧的空间有垂直于纸面向里的匀强磁场,一总电阻为R、面积为S,匝数未知的闭合矩形导线圈abcd位于纸面内,cd边与虚线重合,现使线圈从图示位置绕cd轴开始匀速转动,角速度w,当线圈转过30°时,感应电流的瞬时值为I,则线圈在转动过程中,下列说法正确的是(  )
A.导线圈中感应电流的有效值为I
B.导线圈中感应电流方向始终不变,但大小随时间变化
C.导线圈转动过程中穿过矩形导线框的磁通量的最大值比为$\frac{2IR}{w}$
D.线圈从图示位置转过90°的过程中,通过导线横截面的电量为$\frac{2I}{w}$

分析 线框在匀强磁场中匀速转动,产生正弦式交变电流,根据规律可列出感应电动势的瞬时表达式,最大值为有效值的$\sqrt{2}$倍,利用转过30°时的感应电流求得产生的最大感应电流,每当线框通过中性面时,电流方向改变;当磁通量为零时,交流电压表显示的是路端电压有效值,通过电阻的电量为$\frac{N△∅}{R}$

解答 解:A、当线圈转过30°时,感应电流的瞬时值为I,即I=Imsin30°,故产生的感应电流的最大值Im=2I,线圈在磁场中转动产生感应电动势为半个周期,根据电流的热效应可知$(\frac{2I}{\sqrt{2}})^{2}R•\frac{T}{2}{=I}_{有}^{2}RT$,解得I有=I,故A正确;
B、线圈中磁通量时而增大时而减小,可可知电流方向变化,故B错误;
C、根据$2I=\frac{NBSω}{R}$可知,由于匝数未知,故无法判断磁通量的最大值,故C错误;
D、流过横截面的磁通量q=$\overline{I}△t=\frac{NBS}{R}$,将NBSω=2IR代入可得q=$\frac{2I}{ω}$,故D正确
故选:AD

点评 线框在匀强磁场中匀速转动,产生正弦式交变电流.正确写出交流电表达式是解决本题的关键,题目难度不大.

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