风力发电机为一种新能源产品,功率为200 W到15 kW,广泛应用于分散住户.若风力发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,当线圈通过中性面时,下列说法正确的是 ( ).
A.穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势最大
B.穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势最大
C.穿过线圈的磁通量最大,线圈中的感应电动势等于零
D.穿过线圈的磁通量等于零,线圈中的感应电动势等于零
解析 当线圈通过中性面时,感应电动势为零,但此时穿过线圈的磁通量最大;当线圈平面转到与磁感线平行时,穿过线圈的磁通量为零,但此时感应电动势最大.
答案 C
(2013·亳州模拟)如图所示,面积均为S的单匝线圈绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,能产生正弦交变电动势e=BSωsin ωt的图是 ( ).
解析 线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴(轴在线圈所在平面内)匀速转动,产生的正弦交变电动势为e=BSωsin ωt,由这一原理可判断,A图中感应电动势为e=BSωsin ωt;B图中的转动轴不在线圈所在平面内;C、D图转动轴与磁场方向平行,而不是垂直.
答案 A
(2013·福州质检) 有一不动的矩形线圈abcd,处于范围足够大的可转动的匀强磁场中.如图10-1-14所示,该匀强磁场由一对磁极N、S产生,磁极以OO′为轴匀速转动.在t=0时刻,磁场的方向与线圈平行,磁极N离开纸面向外转动.规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 ( ).
解析 根据运动的相对性,可以将磁极看成不动,则相当于线圈的ab边向纸面里运动,根据楞次定律可判断出,线圈中电流方向为a→b→c→d→a,为正方向;起始时刻,线圈与磁场平行,感应电流为最大值,故C选项正确.
答案 C
一小型交流发电机中, 矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势随时间的变化关系如图10-1-15所示.矩形线圈与阻值为10 Ω的电阻构成闭合电路,若不计线圈电阻,下列说法中正确的是 ( ).
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零
B.t2时刻感应电流方向发生变化
C.t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D.交变电流的有效值为 A
解析 在t1时刻电动势为零,通过线圈的磁通量最大,A错误;t2时刻感应电动势最大,线圈与中性面垂直,电流方向不变,B错误;电动势与磁通量的变化率成正比;t3时刻电动势为零,因而通过线圈的磁通量变化率也为零,C错误;电动势的有效值是10 V,由全电路欧姆定律可得电流的有效值是 A,D正确.
答案 D
一台发电机的结构示意图如图10-1-20所示,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状.M是圆柱形铁芯,铁芯外套有一矩形线圈,线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动.磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场.若从图示位置开始计时电动势为正值,下列图象中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是
( ).
解析 由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面形状,磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场,所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等,根据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势,故选项A、B错误;当线圈转到竖直位置时,回路中感应电动势方向相反,所以选项C错误、D正确.
答案 D
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