高教版（2021）机械建筑类第六节 交流电及安全用电优秀综合训练题

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1．关于交流发电机和直流电动机，下列说法正确的是（ ）
A．发电机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把机械能转化为电能
B．电动机是利用磁场对电流的作用制成的，工作时把电能转化为机械能
C．发电机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能
D．电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把机械能转化为电能
【答案】B
【分析】根据题中“关于交流发电机和直流电动机”可知，本题考查发电机和电动机，根据磁场对电流作用和电磁感应的规律，运用发电机和电动机的原理、能量转化等，进行分析推断。
【详解】A．交流发电机是利用电磁感应现象原理制成的，故A错误；
B．电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的，工作时把电能转化为机械能,故B正确；
C．发电机是把机械能转化为电能，故C错误；
D．电动机不是利用电磁感应现象原理制成的，也不是机械能转化为电能,故D错误。
故选B。
2．关于中性面的说法正确的是（ ）
A．线圈在中性面时磁通量为零B．线圈在中性面时磁通量最大
C．线圈在中性面时磁通量的变化率最大D．线圈经过中性面时电流方向不会发生变化
【答案】B
【详解】AB．中性面是指线圈平面与磁感线垂直的位置，则线圈在中性面时磁通量最大，选项A错误，B正确；
C．线圈在中性面时磁通量的变化率最小，选项C错误；
D．线圈每次经过中性面时电流方向都会发生变化，选项D错误。
故选B。
3．如图所示，边长为L的正方形线框在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，以周期T绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A．图示位置与中性面垂直B．回路中产生稳恒直流电
C．时，电流方向将发生改变D．时刻穿过线框的磁通量为0
【答案】D
【详解】A．题中图示的位置穿过线框的磁通量最大，为中性面，选项A错误；
B．回路中将产生正弦式交变电流，选项B错误；
CD．t=时，穿过线框的磁通量为零，感应电流最大，电流方向不发生改变，选项C错误、D正确。
故选D。
4．让一正弦式交变电流通过电阻R，在t时间内产生的热量为Q，将5A的直流电通过该电阻时，在2t时间内产生的热量也为Q，则交变电流的有效值和最大值分别为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】设交变电流的有效值为，最大值为，交变电流通过电阻R，有，将5A的直流电通过电阻R时，有，其中，联立解得
，
则
故选C。
5．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图象如图所示，则下列说法中，正确的是( )
A．t＝0.03 s时刻，线圈中有最大感应电动势
B．t＝0.02 s时刻，线圈中感应电流为0
C．t＝0.01 s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最小
D．t＝0时刻，线圈平面与中性面平行
【答案】A
【详解】A．t=0.03s时，线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，所以线圈中有最大感应电动势，选项A正确；
B．t=0.02s时，线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，所以线圈中有最大感应电动势，线圈中感应电流最大，选项B错误；
C．t=0.01s时，线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，选项C错误；
D．t=0s时，线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，所以线圈平面与中性面垂直，选项D错误．
故选A。
二、多选题
6．一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示，则下列说法中，正确的是（ ）
A．t＝0时刻，线圈平面与中性面平行
B．t＝0.01s时刻，穿过线圈平面的磁通量的变化率最大
C．t＝0.02s时刻，线圈中有最大感应电动势
D．t＝0.03s时刻，线圈中有最大感应电流
【答案】BCD
【详解】A．t=0时刻，磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，故A错误；
B．t=0.01s时刻，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，故B正确；
C．t=0.02s时刻，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C正确；
D．t=0.03s时刻，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，感应电流最大，故D正确。
故选BCD。
【点睛】解决本题的关键知道中性面、以及与中性面垂直面位置的特点，当线圈处于中性面时，磁通量最大，感应电动势为零，感应电流为零；当线圈处于与中性面垂直面时，磁通量为零，感应电动势最大。
7．如图为交流发电机的示意图，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在金属滑环L上，两个导体电刷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连接。关于其工作原理，下列分析正确的是（ ）
A．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
B．当线圈平面转到中性面的瞬间，线圈中的感应电流最大
C．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量最大
D．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，线圈中的感应电流最大
【答案】AD
【详解】AB．当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中感应电流为零，故A正确，B错误；
CD．当线圈平面转到跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，线圈中的感应电流最大，故C错误，D正确。
故选AD。
三、解答题
8．在如图所示的交流发电机线圈中，如果ab边长为，bc边长为，线圈转动的角速度为，线圈匝数为n，磁感应强度为B，从图示位置开始转动，线圈电阻不计。
(1)求交变电动势的峰值；
(2)求通过电阻R的电流的瞬时值表达式。
【答案】(1)；(2)
【详解】解：(1)线圈平面与磁场方向平行时，线圈转动产生的感应电动势的峰值为
(2)线圈从垂直于中性面位置开始转动，感应电动势表达式可写为
通过电阻R的电流的瞬时值表达式为