题目内容

10.如图所示,一交流发电机转子有N=10匝线圈,每匝线圈的面积为S=0.4m2,匀强磁藏的磁感应强度为B=0.5T,线圈以n=10r/s的转速匀速转动,线圈的电阻为r=1Ω,外电路的电阻为R=9Ω,当线框从位置1转到位置2的过程中下列说法正确的是(  )
A.通过R的电量为0.2C
B.R上产生的电热为8.87J
C.外力做的功为19.71J
D.从位置1计时感应电动势的瞬时值表达式为e=125.6sin20πt(V)

分析 先根据Um=nBωL2求出最大值,再根据闭合电路欧姆定律求出电流,进而求出交变电流瞬时值表达式;
先求出电流的有效值,根据P=I2R得外电阻上的消耗功率;
求通过外电阻的电荷量要用平均电流,根据电荷量等于平均电流乘以时间即可.线圈转动一周过程中外力做的功为整个电路发热量

解答 解:A、从计时开始到线圈转过$\frac{π}{2}$过程中,平均感应电动势$\overline{U}=\frac{△∅}{△t}$,而平均电流:$\overline{I}=\frac{\overline{U}}{R+r}$,所以通过外电阻的电荷量:q=$\overline{I}$△t=$\frac{n△∅}{R+r}=\frac{10×0.4×0.5}{9+1}C=0.2C$,故A正确.
B、产生的感应电动势的最大值为Em=nBSω=10×0.5×0.4×10×2πV=40πV,产生的有效值为$E=\frac{{E}_{m}}{\sqrt{2}}=20\sqrt{2}πV$,R产生的热量为
Q=$(\frac{E}{R+r})^{2}Rt=(\frac{20\sqrt{2}π}{9+1})^{2}×9×\frac{1}{40}$J=17.74J,故B错误;
C、产生的热量$Q=\frac{{E}^{2}}{R+r}t$=$\frac{(20\sqrt{2}π)^{2}}{9+1}×\frac{1}{40}$J=19.71J,故外力做功等于产生的热能,故做功为19.71J,故C正确;
D、从位置1计时感应电动势的瞬时值表达式为e=125.6sin20πt(V),故D正确;
故选:ACD

点评 本题主要考查了交变电流的瞬时表达式的求解方法,注意求功率时要用有效值,通过电阻的电量用平均值.

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