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第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明 评卷人 得分 二、填空题（题型注释）
45．下图是交流发电机的示意图。为了清楚，老师只画出了一匝线圈（实际共有N匝）。线圈AB边（长l1）连在金属环K上，CD边（长也为l1）连在滑环L上；导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。假定线圈沿逆时针方向以角速度ω0匀速转动，如图甲至丁。（左边为N极，右边为???线????○???? S极;外面是K环,里面是L环）
那么：(1）线圈转到上述图示的 位置时，线圈中电流最大； （2）线圈由丙转到丁的过程中，AB边中电流的方向 ；
（3）当AD边和BC边长均为l2，磁场可视为磁感应强度B的匀强磁场，整个电路总电阻设为R，以丙图位置计时t=0，则线圈中电流随时间变化的规律为i= . 【答案】(1) 乙和丁 （3分） ;(2) A→B （3分） (3) i＝（+/-)(NBl1l2ω0/R)sinω0t （4分） 【解析】
试题分析：(1)当磁通量为零时电流最大（2）由楞次定律可判断电流方向（3）峰值为NBSw,瞬时值为i＝Imsinω0t= (NBl1l2ω0/R)sinω0t 考点：考查交变电流的形成
点评：本题难度较小，熟记中性面的概念，电流方向在中性面时发生变化，掌握峰值、瞬时值、有效值和平均值的计算是关键
46．如图所示为一交流发电机的示意图．线圈在匀强磁场中以一定的角速度匀速转动，线圈电阻r＝5Ω，负载电阻R＝15Ω．当开关断开时，交流电压表的示数为20V，那么电刷ab之间的电压最大值为________V。当K闭合后，交流电压表的示数为________V。
【答案】202或28.2 V； 15 V
【解析】电压表示数为有效值，最大值为有效值的√2倍。K闭合之后电压表测外电路电压，外电路电压占总电压的3／4，即为15V 评卷人 得分 三、实验题（题型注释）
试卷第26页，总63页
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47．如右图所示，N匝的矩形线圈abcd，面积为S，放在磁感应强度B的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直磁感线且通过线圈中线的OO′以n转/秒的转速匀速转动，线圈电阻r，外电路电阻R，t＝0时，线圈平面与磁感应线平行，ab边正好转出纸外、cd边转入纸里．
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(1) 在图中标出t＝0时感应电流的方向_____ __；（填abcda或adcba） (2) 写出线圈感应电动势的瞬时值表达式_____ ___；
(3) 从图示位置转过90°过程中流过电阻R的电荷量是__ ______； (4) 线圈转一圈外力做功____ ____ 。
【答案】 (1)方向adcba (2)e＝2πNBSncos2πnt (3)NBS/(R+r)
(4)2π2N2B2S2
n/(R+r)
【解析】】（1）根据右手定则可判断出方向为adcba；
（2）最大值为E=NBS，开始计时在最大位置，有e＝2πNBSncos2πnt； （3）流过电阻R的电荷量q?It???NBS?t?R?r； ??E?2（4）线圈转一圈外力做功等于电流所做的功，有W??2??R?r，则W=2π2N2B2S2n2
/(R+r)。
48．如图17-1-10所示，一个面积为S（S=L1·L2）的矩形线圈在匀强磁场中以某一边为轴做匀速转动，磁场的方向与轴垂直，线圈中感应电动势e与时间t的关系如图17-1-11所示.则匀强磁场的磁感应强度B=______________，在t=T/12时刻，线圈平面与磁感线的夹角等于_______________.
图17-1-10 图17-1-11 【答案】
EmT?2?S6
【解析】线圈在磁场中匀速旋转时产生的感应电动势的最大值为：Em=BSω 则磁感应强度B=
EmEmTS??2?S 因为图17-1-11中计时的起点为线圈平面与磁感线平行的位置，所以在t=T/12时刻，线圈平面与磁感线的夹角即为线圈平面经过t=T/12转过的角度，其大小为：α=ω
试卷第27页，总63页
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t= ??T???. T126评卷人 得分 四、计算题（题型注释）
49．（9分）图18为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO?转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）
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（1）推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式Em=nBSω； （2）求线圈匀速转动过程中电流表的示数；
（3）求线圈速度转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。
πNn2B2S2【答案】（1）见解析 （2）2nBS?（2R?r） （3）Q??r（R?r）2 【解析】（1）设线圈ab边的边长l1，bc边的边长l2。当线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的感应电动势最大。 （1分）
设此时ab边的线速度为v，则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1?Bl1v cd边产生的感应电动势为E2?Bl1v
n匝线圈产生的总感应电动势为Em?n?E1?E2?? 2nBl1v （1分）
由于v??r???l22 有E2nBllm?1??22?nBl1l2??nBS? （1分）
（2）线圈中的感应电动势有效值为：E?Em2 （1分）
电路中电流的有效值 I?ER?r?nBS?（2R?r） （2分） 即电流表的示数为2nBS?（2R?r）
（3）线圈转动的周期 T=T?2π?，线圈转动N周的时间t?NT?N?2π? （1分）
试卷第28页，总63页
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依据焦耳定律，发电机线圈产生的焦耳热Q?Irt （1分）
2πNn2B2S2?r解得 Q? （1分） 2（R?r）考点：交流电发电机 50．（16分）如图所示，一矩形导线框ABCD处于水平匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO?匀速转动，线框ABCD的输出端通过电刷与电流表、理想变压器原线圈相连，副线圈两端接有一只“18V、12W ”的灯泡Ｌ。当线框ABCD转速n?50r/s时，灯泡Ｌ正常发光，此时电流表示数为0.2A。
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（1）求通过灯泡Ｌ的电流周期； （2）求变压器原、副线圈匝数之比； （3）从线框ABCD经中性面位置开始计时，写出线框中产生的感应电流瞬时值的表达式。 【答案】（1）T?0.02s （2）n1n?10 （3）e?602sin100?t 23【解析】
试题分析:（1）T?1n?0.02s (3分) （2）副线圈的电流IP2?U?2A （3分） 23由变压器原理nn11I1?n2I2得
n?10 （3分） 23（3）由
U1U?n1n得U1?60V （3分） 22w?2?n?100? rad/s （2分）
则从中性面计时开始：e?602sin100?t （2分） 考点：本题考查了交变电流规律、变压器的知识。 51．（12分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度B?12?T，矩形线圈的匝数N=100，边长Lab=0.20m，Lbc=0.10m，以300r/min的转速匀速转动，从线圈平面通过中性面时开始计时，试求：
试卷第29页，总63页
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（1）交变电动势的瞬时值表达式；
（2）若线圈总电阻为2Ω，线圈外接电阻为8Ω，求出电流的瞬时值和电压表读数； （3）线圈由图示位置转过π/2的过程中，交变电动势的平均值。 【答案】（1）e?10sin10?t(V) （2）i?sin10?t(A)，42V （3）20?V
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试题分析：（1）根据公式Em?NBSw，可得：Em?10V，所以表达式为：
e?Emsinwt?10sin10?t(V)
（2）过程中电流最大值为：I10m?2?8?1A，所以瞬时电流表达式为：i?Imsinwt?sin10?t(A)，电压表的读数为有效值，所以U?102?RR?r?42V （3）根据法拉第电磁感应定律可得：E?nBS?t?20?V 考点：本题考查了交流的峰值、有效值以及它们的关系、交流发电机及其产生正弦式电流的原理。 52．（10分）如图所示，abcd为交流发电机的矩形线圈，其面积为S，匝数为n，线圈电阻为r，外电阻为R。线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动，角速度为?。若图中的电压表、电流表均为理想交流电表，求：
（1）此交流发电机产生感应电动势的最大值EM；
（2）若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式； （3）交流电压表和交流电流表的示数； 【答案】（1）nBωS；（2）
nBS?R?rcos?t；
（3）22·nBS?(R?r)。 【解析】
试题分析：（1）在图示位置时，电动势有最大值，所以此发电机电动势最大值为： E最大=2nB×ab×ω×
ad2=nBωS (2分) （2）如果从图示位置开始计时，则t=0时，电动势的值最大，
试卷第30页，总63页
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