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交流电 电磁振荡和电磁波



练习 12:交流电 电磁波

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交流电 电磁振荡和电磁波
内 容 要 求 B 1.交流发电机及其产生正弦交流电 的原理,正弦交流电的图象,最大值 与有效值,周期与频率 2.变压器的原理,电压比和电流比, A 电能的输送 3.振荡电路,电磁振荡,LC 电路产 A 生的电磁振荡的周期和频率 4.电磁场,电磁波,电

磁波的波速 A 说 明 只要求讨论单相理想变压器。

练习题: 1.交流发电机的线圈在匀强磁场中转动一周的时间内 A.感应电流的方向改变两次 B.线圈内穿过磁通量最大的时刻,电流达到最大 C.线圈内穿过磁通量是零的时刻,电流达到最大 D.线圈内电流有两次达到最大 2.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示,如果其它条件不 变,仅使线圈的转速加倍,则交流电动势的最大值和周期分别变为 A.400V,0.02s ?/V B.200V,0.02s 100 t/10-2s C.400V,0.08s 0 2 D.200V,0.08s 4 6 -100 3.交流发电机产生的感应电动势为ε =ε msinω t,若发电机的转速和线圈的 匝数都增加到原来的两倍,这时产生的感应电动势为 A.ε =4ε msinω t B.ε =4ε msin2ω t C.ε =2ε msinω t D.ε =2ε msin2ω t 4. 一矩形线圈绕与匀强磁场垂直的中心轴 OO'按顺 时针方式旋转。引出线的两端与互相绝缘的半圆铜环连 接,两个半圆环分别与固定电刷 A、B 滑动接触,电刷 间接有电阻 R,如图所示,线圈转动过程中,通过 R 的 电流 A.大小和方向都不断变化 B.大小和方向都不变 C.大小不断变化,方向从 A—R—B D.大小不断变化,方向从 B—R—A O B

B O′ R

?

A

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5.如图所示,abcd 是一金属线框,处于磁感应强 度为 B 的匀强磁场中。线框 ab=bc=l,ab=cd=L,线框在 绕垂直于磁力线的轴 OO'以角速度ω 做匀速转动。从图 中所示的位置开始计时, 求在线框中产生的感应电动势。

O a d B b c O′

6.一单相发电机的电枢为 n 匝线圈,内阻为 r, 边长各为 l1 和 l2, 处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中, 转轴与磁场垂直,旋转的角速度为ω ,如果线圈两端 连接一个电阻为 R 的用电器,求: (1)线圈转到什么位置时,磁场作用在线圈上的 电磁力矩最大?这个值是多少? (2)要使线圈匀速转动,外力做功的平均功率是 多大? (3)用伏特表测出的 R 两端的电压为多少伏?

l1 B l2

R

7.一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω 绕垂直于磁场 方向固定轴转动。 线圈匝数 n=100。 穿过每匝线圈的磁通量Φ 随时间按正弦规律变 化,如图所示。发电机内阻 r=5.0Ω ,外电路电阻 R=95Ω 。已知感应电动势的最 大值 Em=nω Φ m,其中Φ m 为穿过每匝线圈磁通量的最大值。求串联在外电路中的 交流电流表(内阻不计)的读数。 ?/?10-2Wb 1.0 0 -1.0 1.57 3.14 4.71 t/?10-2s e ?m 0 -?m
T 2

T

t

8.如图所示,一个面积为 S 的矩形线圈在匀强磁场中以其一条边为转轴作匀 速转动,磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势ε 与时间 t 的关系如图所示。感 应电动势最大值和周期可由图中读出。则磁感应强度 B=__________。在 t=T/12 时 刻,线圈平面与磁感应强度的夹角等于__________。 9.如图所示的电路中,已知交流电源电压 u=200sin100π t(V) ,电阻 R=100 Ω 。则电流表和电压表的读数分别为 V A.1.41A,200V B.1.41A,141V C.2A,200V D.2A,141V A u

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10.如图所示的是某一交流电的 电流随时间变化的图象,从图中可以 计算出这一脉动电流的有效值为 __________。

i/A

4 2
-3 2 1 2 3 4 5 t/10-2s

11.一个电热器接在 10V 的直流电源上产生一定大小的热功率,把它接在某 一交流电源上时的热功率为加直流电的两倍,这个交流电的电压有效值为 A.7.0V B.10V C.14V D.20V 12.关于变压器的原理,下面的说法中正确的是 A.原线圈上加交流电压后可以在原线圈中产生交流电流 B.铁心中有交变磁场 C.原线圈相当于用电器 D.副线圈相当于电源 13.理想变压器工作时 A.输入电流的增大,会引起输出电流的增大 B.输入电压的升高,会引起输出电压的升高 C.输出电流减小时,输入电流一定减小 D.输出功率增大时,输入功率一定增大 14.有一台理想变压器,原线圈匝数为 n1,两个副线圈匝数分别为 n2 和 n3, 原副线圈的电压分别为 U1、U2 和 U3,电流分别为 I1、I2 和 I3,下面结论正确的是 A.U1∶U2=n1∶n2,U2∶U3=n2∶n3 B.I1∶I2=n1∶n2,I1∶I3=n3∶n1 C.n1I1=n2I2+n3I3 D.I1U1=I2U2+ I3U3 15.如图所示的变压器在工作时,要想增大原线圈的输入电流,可以采用的 方法是 A.增加初级的匝数 B.增加次级的匝数 a n~ C.滑动变阻器的滑片向 a 端滑动 b P D.滑动变阻器的滑片向 b 端滑动 16.如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 L1 和 L2,输电线的等效电阻为 R,开始时,电键 K 断开,当 K 接通时,以下说法中正 确的是 A.副线圈两端 M、N 的输出电压减小

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B.副线圈输电线等效电阻 R 上的电压降增 大 C.通过灯泡 L1 的电流减小 D.原线圈中的电流增大 ~

M

R L1 K L2

N 17.如图所示,一理想变压器原、副线圈分 e a 别由双线圈 ab 和 cd(匝数都为 n1) 、ef 和 gh(匝 g 数都为 n2)组成。用 I1 和 U1 表示输入电流和电压, c I2 和 U2 表示输出电流和电压。在下列四种连接法 中,符合关系 U1/U2=n1/n2,I1/I2=n2/n1 的有 A. b 与 c 相连, 以 a、 d 为输入端; f 与 g 相连, f b 以 e、h 为输出端 h d B.b 与 c 相连,以 a、d 为输入端;e 与 g 相 连、f 与 h 相连作为输出端 C.a 与 c 相连、b 与 d 相连作为输入端;f 与 g 相连,以 e、h 为输出端 D.a 与 c 相连、b 与 d 相连作为输入端;e 与 g 相连、f 与 h 相连作为输出端 18.如图两电路中,当 a、b 两端与 e、f 两端分别加上 220V 的交流电压时, 测得 c、 d 间与 g、 h 间的电压均为 110V。 若分别在 c、 d 两端与 g、 h 两端加上 110V 的交流电压,则 a、b 间与 e、f 间的 电压分别为 a e A.220V,220V c g B.220V,110V C.110V,110V b d h f D.220V,0 19.下面是 4 种亮度可调的台灯的电路示意图,它们所用的白炽灯泡相同, 且都是“220V,40W”。当灯泡所消耗的功率都调至 20 瓦时,哪种台灯消耗的功 率最小? K 220V


K

220V ~ V

K

220V


K
理 想 变 压 器

220V


变 阻 器

变阻器

变 阻 器

(A)

(B)

(C)

(D)

20.一台理想变压器,原线圈接到 220V 的线路中,副线圈的端电压为 6V。在 副线圈中加入 12 匝线圈,输出电压变成了 9V,原线圈的匝数为多少?若在次级

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接一个 9W 的灯泡能够正常发光,原线圈中的电流为多大? 21.在远距离输电过程中,在输送相同 电功率的条件下,在输电线上损失的电功率 L1 A.跟输电电压成反比 B.跟输电电压的平方成反比 ~ C.跟输电线上的电压降成正比 D.跟输电线上的电压降的平方成正比

L2

L3

L4

22.某电厂原采用电压 U1 输电,后改用 U2=20U1 的电压输电,不考虑其它的 变化,则 A.输电电流变为原来的 1/20 B.输电线上电压损失变为原来的 1/20 C.输电线上电能的损失降为原来的 1/40 D.输电效率比原来提高了 39 倍 23.分别用 220V 和 110kV 的两种电压输送相同的电功率到远处的工厂。输 电的距离和导线的材料都相同。要使两种电压情况下导线损失的电功率相同,两 次输电导线的横截面积之比为__________。 24.单相发电机的端电压为 220V,输出电功率为 44kW,输电线的电阻为 0.2 Ω ,发电站采用 1∶10 的变压器将电压升高,经过输电线后再用 10∶1 的降压变 压器降压,求用户得到的电压和功率。 25.有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电。已知发电机的输出电 功率为 500kW,端电压为 500V,升压变压器原、副线圈的匝数比是 1∶5,两变 压器之间输电导线的总电阻是 1.5Ω ,降压变压器的输出电压是 220V。求: (1)升压变压器的输出电压; (2)输电效率; (3)降压变压器原、副线圈的匝数比。 26.为了增大 LC 振荡电路的固有频率,下列办法中可采取的是 A.增大电容器两极板的正对面积并在线圈中放入铁芯 B.减小电容器两极板的距离并增加线圈的匝数 C.减小电容器两极板的距离并在线圈中放入铁芯 D.减小电容器两极板的正对面积并减少线圈的匝数 27.收音机的调谐回路用改变电容的方式选台。接收 535kHZ 的信号时,电容 为 C,接收 1605kHZ 的信号时,电容为 A.3C B.C/3 C.9C D.C/9

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28.一 LC 回路的电感为 10mH,电容为 10μ F。写出在电路中电流随时间变化 关系的函数表达式(t=0 时电容器充电完毕) 。 29.在 LC 振荡电路中,从电容器开始放电到放电完毕 A.电路中的电流从最大变到零 B.磁场能转变成电场能 C.所用时间为 1/2 周期 D.所用时间为 1/4 周期 30.如图所示为一个 LC 振荡电路电流的变化图线,下述说法中正确的是 A.在 t1 时刻电容器带的电量为零 i B.在 t1 时刻电感线圈两端电压最大 C.在 t2 时刻电容器两板间电压为零 0 t1 t2 t3 t4 t D.在 t2 时刻电路中只有电场能 31.LC 振荡电路如图所示,规定电流顺时针流动为电流的 正方向,它产生的振荡电流的图象如图所示,试由图象判断 a A.在 t1 到 t2 时间内,电容器 a 极板所带的正电荷电量逐渐 减小,线圈中的磁场能增加 B. 在 t1 到 t2 时间内, 电容器 a 极板所带的负电 i 荷电量逐渐减小,线圈中的磁场能增加 C.在 t3 到 t4 时间内,电容器 a 极板带正电,电 压逐渐增加 0 t1 t2 t3 D.在 t3 到 t4 时间内,电容器 a 极板带负电, 电压逐渐增加

t4

t

32.如图为 LC 振荡电路中电容器极板上的电量 q 随时间 t 变化的图线。由图 可知 q A.在 t1 时刻,电路中的磁场能最小 B.从 t1 到 t2,电路中的电流值不断变小 0 C.从 t2 到 t3,电容器不断充电 t3 t1 t2 t4 t D.在 t4 时刻,电容器的电场能最小 33.LC 回路中电容两端的电压 u 随时间 t 变化的关系如图所示 A.在 t1 时刻,电路中的电流最大 u B.在 t2 时刻,电路的磁场能最大 C.从时刻 t2 至 t3,电路的电场能不断增大 0 D.从时刻 t3 至 t4,电容的带电量不断增大 t1 t2

t3

t4

t

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34. 在 LC 振荡电路中, 电路中的电流方向和电容器极板上的电荷符号如图所 示,则该电路处于的过程为 A.电流强度增大,线圈两端电压也增大 + B.电流强度增大,线圈两端电压减小 C L C.电流强度减小,线圈两端电压也减小 D.电流强度减小,线圈两端电压增大 35.如图 LC 振荡回路中振荡电流的周期为 2×10-2s。 自振荡电流沿反时针方向达最大值时开始计时,当 t=3.4× 10-2s 时,电容器正处于__________状态(填充电、放电、充 电完毕或放电完毕)。这时电容器的上极板__________(填带 正电、带负电或不带电)

L

C

36.如图所示的电路中 L 是一个电阻可以忽略的电感线圈,K 闭合时电路中 有恒定的电流。若在某一时刻将 K 断开,并设这一时刻 t=0,则电容器 A 板上所 带电量随时间变化的图象是下列图象中的哪一个? R A L 0 A t 0 B t 0 C t 0 D t q q q q

37.在如图所示的电路中,电源的电动势为 1 2 ε ,内阻为 r,电容器的电容为 C,电阻的阻值为 R R,电感线圈的自感系数为 L。将开关搬到 1 处, ? , r L 刚接通的瞬间通过 R 的电流为__________,时间 C 足够长后电容器所带的电量为__________。再将 开关搬到 2 处,开始瞬间通过电感线圈的电流为 __________ ,从此时起到电感线圈上的电流达到最大值的时刻需用的时间为 __________。 38.麦克斯韦电磁场理论告诉我们的是 A.任何电场周围都要产生磁场 B.任何变化的电场都要在周围空间产生变化的磁场 C.任何变化的电场都要在周围空间产生磁场 D.周期性变化的电场要在周围空间产生周期性变化的磁场 39.关于电磁场理论,下列说法正确的是 A.在变化的磁场中有闭合电路,电路中必有感应电流

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B.在变化的磁场中有不闭合电路,电路中必有感应电动势 C.在变化的磁场中没有电路存在,变化的磁场周围空间也要产生电场 D.只要有变化的磁场,就会产生变化的电场 40.无线电发射机的振荡电路由电感线圈 L 和电容器 C 组成,产生的电磁波 的波长为λ ,在电感线圈不变的条件下,要使发射的电磁波的波长变长,可以采 用的方法是 A.增大电容器极板间的距离 B.减小电容器极板间的距离 C.在电容器两板间插入电介质 D.减小电容器两板的正对面积 41.LC 振荡电路中,线圈的自感系数 L=800μ H,电容器的电容 C=200pF, 这个电路的电磁振荡频率是__________Hz。由它激起的电磁波在真空中的波长是 __________m。 参考答案 1.ACD 2.B 3.B 4.C 5. e ? BLl ? cos ?t
2 n 2 B 2 l12 l 2 ?

6. (1)线圈平面平行于磁场方向时,M=
2 2 n 2 B 2 l12 l 2 ? 2( R ? r )

2 (R ? r)

(2)P=

(3) U ?

nBl1l 2?R 2 (R ? r)

7.1.4A 12.ABCD

8.

? mT o ,30 或 150o 2?S

9.B

10.5A

11.C 17.AD

13.BCD

14.ACD

15.BD 16.BCD

18.B 19.C 20. (1)n1=880 匝 21.BD 22.AB 23.250000:1 25. (1)2500V (2)88% (3)10:1 26.D 29.D 34.B 37. 27.D 28. i ? I m sin 3100 t

(2)0.041A 24.219.6V,43.92kw

30.AD 31.C 35.充电,带正电

32.ACD 36.C

33.BC

?
R?r

, C ? ,0, (2k+1) 39.C

? LC
2

(k ? 0,1,2?)
41.3.98?105,754

38.CD

40.BC



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