交变电流综合问题 电感和电容对交流电的作用
要点一 交变电流综合问题
1.如图所示,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,电容器两极板水平放置.在两极板间,不计重力的带正电粒子Q在t=0时由静止释放,若两板间距足够宽,则下列运动可能的是 （ ）
A.若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子一定能到达极板
B.若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子在两极间往复运动
C.若t=0时,线圈平面与磁场垂直,粒子在两极间往复运动
D.若t=0时,线圈平面与磁场平行,粒子一定能到达极板
答案 AB
要点二 电感和电容对交变电流的作用
2.如图所示,三个灯泡是相同的,而且耐压足够,电源内阻忽略.当单刀双掷开关S接A时, 三个灯亮度相同,那S接B时 （ ）
A.三个灯亮度相同 B.甲灯最亮,丙灯不亮
C.甲灯和乙灯亮度相同,丙灯不亮 D.只有丙灯不亮,乙灯最亮
答案 D
题型1 交变电流的电路问题
【例1】如图所示线圈面积为0.05 m2,共100匝,线圈总电阻为r=1Ω,外电阻R=9Ω,线圈
处于B=
T的匀强磁场中.当线圈绕OO′以转速n=300 r/min匀速转动时,求:
（1）若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时表达式.
（2）两电表的示数.
（3）线圈转过180°的过程中,通过电阻的电荷量.
（4）线圈匀速转一圈产生的总热量.
答案 （1）e=100sin 10πt V （2）5A 45
V
（3）C （4）100 J
题型2 带电粒子在交变电场中运动
【例2】如图是示波管的示意图.竖直偏转电极的极板长l=4 cm,板间距离d=1 cm,板右端距荧光屏L=18 cm.（水平偏转电极上不加电压,没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×107 m/s.电子的电荷量e=1.60×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg.若在偏转电极上加u= 220sin 100πt V的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观测到多长的线段?
答案 10 cm
题型3 生活物理
【例3】如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图,转轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮.电枢线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带动磁极转动,使线圈中产生正弦交变电流,给车头灯供电.已知自行车车轮半径r=35 cm,摩擦小轮半径r0=1.00 cm,线圈有n=800匝,线圈框横截面积S=20 cm2,总电阻R1=40Ω.旋转磁极的磁感应强度B=0.010 T,车头灯电阻R2=10Ω.当车轮转动的角速度=8 rad/s时求:
（1）发电机磁极转动的角速度.
（2）车头灯中电流的有效值.
答案 （1）280 rad/s （2）64 mA
1.两个相同的灯泡L1和L2,接到如图所示的电路中,灯L1与电容器串联,灯L2与电感线圈串联,当a、b处接电压最大值Um、频率为f的正弦交流电源时,两灯都发光,且亮度相同.更换一个新的正弦交流电源后,灯L1的亮度高于灯L2的亮度,新电源的电压最大值和频率可能是 （ ）
A.最大值仍为Um,而频率大于f B.最大值仍为Um,而频率小于f
C.最大值大于Um,而频率仍为f D.最大值小于Um,而频率仍为f
答案 A
2.如图所示,“二分频”音箱内有两个不同口径的扬声器,它们的固有频率分别处于高音、低音频段,分别称为高音扬声器和低音扬声器.音箱要将扩音机送来的含有不同频率的混合音频电流按高、低频段分离出来,送往相应的扬声器,以便使电流所携带的音频信息按原比例还原成高、低频的机械振动.图为音箱的电路简化图,高、低频混合电流由a、b端输入,L是线圈,C是电容器,则 （ ）
A.甲扬声器是高音扬声器 B.甲扬声器是低音扬声器
C.乙扬声器是高音扬声器 D.乙扬声器是低音扬声器
答案 BC
3.如图所示,一个被x轴与曲线方程y=0.2sinx m所围的空间中存在着匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.2 T.正方形金属线框的边长是0.40 m,电阻是0.1Ω,它的一条边与x轴重合.在拉力F的作用下,线框以10 m/s的速度水平向右匀速运动.试求:
（1）拉力F的最大功率是多少?
（2）拉力F要做多少功才能把线框拉过磁场区?
答案 （1）1.6 W （2）0.048 J
4.如图所示,在真空中速度v0=6.4×103 m/s的电子束连续射入两平行板之间,板长L=12 cm,板间距离d=0.5 cm,两板不带电时,电子束将沿两板之间的中线做直线运动.在两板之间加一交变电压u=91sin100πt V,若不计电子间的相互作用,电子电荷量 e=1.6×10-19 C,电子质量m=9.1×10-31 kg,不计电子打在极板上对两极电压的影响.
（1）在图中画出电子束可能出现的区域.（画斜线表示,要求有推理和计算过程）
（2）如果以两极板刚加上交变电压时开始计时（t=0）,则何时进入交变电场的电子打在极板上具有最大的动能?
答案 （1）见右图
（2）（0.005+0.01n）s（n=0,1,2,…）
