專題 轉(zhuǎn)動切割與圓盤發(fā)電

試卷第試卷第頁，總17頁參考答案B【詳解】A.圓盤轉(zhuǎn)動時，圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，圓盤與電阻R組成閉合回路，有電流通過電阻R流過電阻區(qū)的電流不為零，A錯誤；B.由右手定則可知，回路中電流方向不變，若從上往下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，由右手定則知，圓盤中電流方向沿半徑向里，則電流沿。到b的方向流過電阻R,B正確；C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，由右手定則可知，電流方向不變，C錯誤；D.銅盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=-BIjcd2感應(yīng)電流,EBIjcoI=—=R2R若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度3變?yōu)樵瓉淼?倍，回路電流1變?yōu)樵瓉?倍，電阻火不變，根據(jù)P=『R可知，電流在R上的熱功率P變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯誤。故選A【詳解】設(shè)銅盤半徑為R,轉(zhuǎn)動的角速度為刃，磁感應(yīng)強度為歷可將銅盤看作是由一條條輻條組成，則回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是輻條切割產(chǎn)生，大小為E=-BR~co2所以電動勢不變，通過燈泡￡的電流大小不變，銅盤內(nèi)磁通量沒有變化；當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，每根金屬棒都在切割磁感線，相當(dāng)于電源，由右手定則知，圓盤中心為電源正極，盤邊緣為負(fù)極，通過燈泡Z的電流方向由b到。，b處的電勢高，故BCD錯誤，A正確。故選AoC【詳解】A.當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動時，由于電磁感應(yīng)，速度盤也會隨磁鐵發(fā)生轉(zhuǎn)動，但會略有滯后，故A錯誤；B.在速度盤轉(zhuǎn)動的過程中，穿過整個速度盤的磁通量不發(fā)生變化，故B錯誤：C.當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動時，在速度盤中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁鐵產(chǎn)生的磁場中受到安培力，安培力驅(qū)使速度盤轉(zhuǎn)動，故c正確；D.速度盤中的感應(yīng)電流是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，不是速度盤中的自由電子隨圓盤轉(zhuǎn)動形成的,故D錯誤。故選C。B【詳解】ABC.當(dāng)/=/時，感應(yīng)電動勢的最大值為2公LcoL=5BL%根據(jù)閉合電路歐姆定律得最大電流_5BEco

Am570但卜.一時刻感應(yīng)電動勢會發(fā)生突變，電動勢的最大值突變?yōu)镋im=2BLcoL+BL-2coL=4BL2co根據(jù)閉合電路歐姆定律得電流z48L%..

『丁=%所以選項A、C錯誤，B正確；D.在f=0時刻通過導(dǎo)線框的磁通量最大，感應(yīng)電流為0,開始轉(zhuǎn)動后磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流的方向沿4,所以選項D錯誤。故選B。5.D【詳解】A.根據(jù)右手定則可知，電流從。點流出，流向。點，因此銅片。的電勢高于銅片C的電勢,故A錯誤；B.因感應(yīng)電動勢rHT-_3L[EE=BLv9v=,I=一2R整理BLco=2R轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍，刃=2萬〃，則角速度增大為原來的2倍，電流變?yōu)樵瓉淼?倍,P=I」R，則我的電功率也將增大為原來的4倍，故B錯誤.C.因感應(yīng)電動勢____coL.EE=BLvv=--，I=一R整理(￡=r)若銅盤半徑減小為原來的一半，則感應(yīng)電動勢也變?yōu)樵瓉淼腖,故C錯誤.4D.可將圓盤看成若干個沿著半徑方向的幅條組成，因此在任何時刻都有幅條切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電阻K上仍將有電流通過，故D正確.D【詳解】A.若從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)右手定則可知圓盤中心電勢比邊緣要高，A錯誤.B.穿過圓盤的磁通量①=55=5萬產(chǎn),反%/都是常數(shù)，穿過圓盤的磁通量保持不變，B錯誤.C.圓盤轉(zhuǎn)動過程產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：E=；B產(chǎn)①,與半徑平方成正比，C錯誤.2E2D.若3變?yōu)樵瓉淼?”，電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍，根據(jù)4=一可知，產(chǎn)熱功率變?yōu)樵瓉鞷的4倍，D正確.B【詳解】A.圓盤轉(zhuǎn)動時，可看成沿半徑方向的金屬條切割磁感線，從而在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，故A錯誤；B.圓盤在徑向的金屬條切割磁感線過程中，內(nèi)部距離圓心遠(yuǎn)近不同的點電勢不等，從而形成渦流，渦流產(chǎn)生的磁場又導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動，故B正確；C.由于圓盤面積不變，距離磁針的距離不變，故在磁針的磁場中，穿過整個圓盤的磁通量沒有變化，故C錯誤：D.圓盤整體電荷均勻分布，呈電中性，僅圓盤轉(zhuǎn)動不會形成電流，故D錯誤。故選BD【詳解】A.圓盤轉(zhuǎn)動可等效看成無數(shù)軸向?qū)w切割磁感線，因此是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故A錯誤；B.根據(jù)右手安培定則，從上往下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動產(chǎn)生由圓盤邊緣指向圓盤中心的電流，即圓盤中心電勢比邊緣高，故B正確：C.實驗過程中，穿過圓盤的磁通量沒有發(fā)生變化，而是導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，故C錯誤；D.從上往下看?，圓盤順時針轉(zhuǎn)動產(chǎn)生由圓盤邊緣指向圓盤中心的電流，則有電流沿。到b的方向流經(jīng)電阻凡故D正確。故選BDoBD【詳解】ABD.圖示時刻，由右手定則，MN中電流方向由時到N,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為兩者之和，即由于金屬棒MN電阻不計，MN內(nèi)電壓為零，則AW兩端電壓等于感應(yīng)電動勢，即MN兩端電壓為Umn=Bcor1由于兩半圓環(huán)并聯(lián)電阻為凡則通過MN的電流為.EB『81=—=RR故A錯誤，BD正確；C.由右手定則可知，當(dāng)。城在右側(cè)磁場而ON在左側(cè)磁場時，感應(yīng)電流由N流向河，可知,金屬棒MN在轉(zhuǎn)動一周過程中電流方向是發(fā)生變化的，故C錯誤。故選BDoBCD【詳解】A.如圖所示，金屬棒繞OO'軸切割磁感線轉(zhuǎn)動，棒產(chǎn)生的電動勢E=Br--=-Br2(o

22A錯誤；B.電容器兩極板間電壓等于電源電動勢E,帶電微粒在兩極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則E

a即生=咀=dg=2dgmE1p2Brco

—Brco2B正確：C.電阻消耗的功率

nE2BnE2B2r4a)2

r==R4RC正確：D.電容器所帶的電荷量Q=CE=CBrcoD正確。故選BCDcBC【詳解】AB.金屬桿QM切割磁感線，根據(jù)右手定則可知金屬桿中電流由。到M，且方向不變，故電阻中電流方向由。到b,故選項A錯誤，B正確：V仁“端的線速度為丫=劭\金屬桿OM切割磁感線的平均速度為V=金屬桿OM轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為七=的方=工6，。，由于各個量不變，則E不變，當(dāng)M位于2最上端時圓環(huán)被接入的電阻為0,整個電路的總電阻最小，此時R中有最大電流，為maxk—BrcoEmaxk—BrcoE_2=3八-Brco

3R故選項C正確;D.當(dāng)M端位于最下端時，圓環(huán)左右兩部分電阻相等，并聯(lián)的總電阻最大，R中的電流最小,此時R中有最小電流,E廣①此時R中有最小電流,E廣①為/.==2/JminRR2RKH1228rco4R故選項D錯誤;BC【詳解】ACD.把銅盤看做若干條由中心指向邊緣的銅棒組合而成，當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，每根金屬棒都在切割磁感線，相當(dāng)于電源，由右手定則知，中心為電源正極，盤邊緣為負(fù)極，若干個相同的電源并聯(lián)對外供電，電流方向由b導(dǎo)線經(jīng)燈泡再從。導(dǎo)線流向銅盤，方向不變，故AD錯誤，C正確；B.回路中感應(yīng)電動勢為_1E=BLv=-BUa)

2電流為,EBIjcdR2R故B正確。故選BCo(1)由右手定則判斷可得。棒中的感應(yīng)電流方向為垂直紙面向里：Q)喙=等二；(3)BT(7=3RB'F【詳解】(1)由右手定則判斷可得。棒中的感應(yīng)電流方向為垂直紙面向里；(2)當(dāng)重錘下落速度最大時，為勻速下落狀態(tài)，此時重力對重錘的功率等于導(dǎo)體棒克服安培力的功率，即3mgvm=IlBv又有vw=coR,v=co-2R可得v=2%感應(yīng)電流為,Blv3B/v1==,十24『3聯(lián)立解得mgr

v=工爐/(3)安培力的沖量等于4個導(dǎo)體棒切向動量的變化量，則—IlBt=0—4〃八，平均感應(yīng)電流為TBlv3Blv==廣+工處3弧長為聯(lián)立解得16gM/(7=3RB'r(1)順時針方向，。點電勢高；(2)7.5W；(3)15rad/s<fy<45rad/s【詳解】(D要使cd棒保持靜止，安培力方向向上，則電流方向從d到c,所以必中的電流方向從b至Ud根據(jù)右手定則知，而從上往下看應(yīng)沿順時針方向轉(zhuǎn)動；曲棒相當(dāng)于電源，。端相當(dāng)于正極，b端相當(dāng)于負(fù)極，。點電勢高于b電勢。(2)對cd進行受力分析可知mgsill0=BIL代入數(shù)據(jù)可得流過ab和cd的電流.mgsill0O.lxlOxsiii3O°A.AI=-=A=3ABL0.2x0.5cd桿上消耗的電功率為p=Z2/?=52x0.3W=0.75W⑶當(dāng)打棒以較小的加速度?轉(zhuǎn)動時，cd棒恰好不下滑時，對cd棒進行受力分析可知11mgcos0+BIJ=ingsin0根據(jù)閉合電路的歐姆定律得/1=互

2R而棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1=啊12聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得0\=15iad/s當(dāng)血棒以較大的加速度應(yīng)轉(zhuǎn)動時，cd棒恰好不上滑時，對cd棒進行受力分析可知BI2L=mgsin0+pmgcos0根據(jù)閉合電路的歐姆定律得人=殳

■2H而棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E、=BLv.,叭=--2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得a)2=45iad/s故而桿轉(zhuǎn)動角速度的范闈是15rad/s<co<45rad/s

6⑴(2)2見:⑶故=^^(2-初【詳解】(1)電動勢為B^rE=-2電流為/=￡Rjtmig=BJLco=2/co=2/〃〃gH

B】BdL(2)(2)設(shè)a桿碰前速度大小為功，碰后框速度大小為彩，對框3僅77gL1o、―—―=-x3〃嗚22〃則=4^由動量守恒有VmvQ=m(--y)+3mvh得%=2%=2廊Z(3)a碰后，勻速時間在磁場中減速時間根據(jù)動量定理有在磁場中減速時間根據(jù)動量定理有△q=2R16.(1)B2L}cor

16.(1)B2L}cor

R+%BLr⑶2mgr+7ra)B2l3r2(R+H°)【分析】當(dāng)導(dǎo)體棒經(jīng)過最低點和最高點時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式求出電動勢的最大值，從而求出安培力最大值；求出電動勢的有效值，根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，根據(jù)4=〃可得通過電阻火的電荷量；根據(jù)動能定理即可求出導(dǎo)體棒而從環(huán)的最低點運動半周到最高點的過程中外力廠做的功.【詳解】（1）導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢Em=BLv=BLcorE根據(jù)歐姆定律可得：/=K+i\t受到的安培力最大值：FjBIL解得：F解得：Fnl=Brlicor

R+&EE（2）電動勢的有效值為：E=+通過電阻及的電流1=后二,D、。2T2（R+R。）電壓表的示數(shù)U=/Hm犯n屈BLcorR解得：U=2（R+&）—△①導(dǎo)體棒從環(huán)的最低點運動到與環(huán)心等高處過程產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢E=——△/-E通過電阻五的電荷量〃=/?△，=ZR+人磁通量的變化量A①=52>解得：q=解得：q=BLrR+R。（3）此過程安培力做的功為：W安=—I,（R+Ro）5由動能定理有：W+%—mg?2r=0117「7tcoB2ljr解得：W=2mgr+2(R+人)【點睛】本題主要考查了導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生正弦式交流電，知道峰值和有效值的關(guān)系，根據(jù)動能定理求出外力產(chǎn)做的功.（1）a.逆時針方向（1）a.逆時針方向bf=空BR-(2)=1:2(3)錯誤【解析】試題分析（1）根據(jù)右手定則可以確定圓盤的轉(zhuǎn)動方向，根據(jù)法拉電磁感應(yīng)定律可以求角速度；（2）根據(jù)角度與角速度的關(guān)系式進行求解即可；（3）根據(jù)渦流產(chǎn)生原理進行分析.（1）a.從上往下看，圓盤的轉(zhuǎn)動方向是逆時針方向.b.圓盤轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生沿半徑方向的感應(yīng)電動勢，在與軸O距離為，?處沿半徑方向取一小段長度&?,這一小段距離上的感應(yīng)電動勢△石感=&7M-，從軸。到圓盤邊緣處求和可得感應(yīng)電動勢：）R=gBR~co當(dāng)轉(zhuǎn)動穩(wěn)定后，圓盤的感應(yīng)電動勢（即反電動勢）與電源電動勢相等因此有98箱用=七22E解得：限麻（2）圖乙中開關(guān)斷開圓盤減速時，由于磁場區(qū)域固定，所以仍有圓盤的感應(yīng)電動勢后感8。，且可認(rèn)為圓盤中電流流經(jīng)的路徑及電阻不變因此安培力/OC/OCEOCG，即安培力戶與角速度G成正比由題意知：在任意一段極短的時間4內(nèi)，角速度的變化量△啰=g4考慮到其中尸8口，可知（&'為另一常量）又因為她二△夕（圓盤轉(zhuǎn)過角度的變化量）因此有：對應(yīng)任一小段時間△，總有△夕％△口所以，從開始減速到停下的這段時間內(nèi)，圓盤轉(zhuǎn)過的角度正比于其角速度的改變量，即a：a=%：2%=i：2.（3）開關(guān)斷開后，由于圖甲中磁場充滿整個圓盤，使得圓盤沿每條半徑方向的感應(yīng)電動勢都一樣大，電荷只在盤心和盤邊緣處積累，不會在圓盤內(nèi)部形成電流（渦流），因此在開關(guān)斷開后，只要沒有其它的阻力，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動不會減速.圖乙中由于磁場存在于圓盤中的一部分區(qū)域內(nèi)，使得開關(guān)斷開后，仍有電流在圓盤內(nèi)部形成回路（渦流），進而引起安培力使圓盤減速.因此這樣的想法錯誤.【點睛】通電導(dǎo)體在磁場中會受安培力作用，根據(jù)右手定則可以知道導(dǎo)體轉(zhuǎn)動的方向；根據(jù)安培力的公式和角度與角速度的關(guān)系，分析角度的變化情況，根據(jù)渦流的產(chǎn)生原理分析即可.18.(1)Ex=BLvf。端電勢高；(2)(3)e=sin(。f)【詳解】(1)感應(yīng)電動勢Ei=BLv由右手定則可知。端電勢高；(2)在△，時間內(nèi)，導(dǎo)體棒掃過的扇形面積?①4.①?kt?13ASnL=2乃2磁通量的變化.,DAC6。?△7?Z?△①=B-AS=2由法拉萊電磁感應(yīng)定律得E.=-=-BIjco-Ar2(3)設(shè)。端繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的半徑為ri,d端繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的半徑為72,則f\+r2=L2叭=cor.；?IL=vi-sin(G?f)=coi\sin(o?/)v21=v2?sin(a)t)=cor2?sin(67r)eL==6\刃4?sin(3?f)e2=BLy2L=Bl^cor.sin(a)-t)e=〃(q+e2)=〃[5。劭：?sin(a)t)+5L1G匕-sin(d>-，)]=?億+u)?sin(G?f)解得e=nBL1L,0)-sin(o?t)1512512519.(1)3.2V,b端電勢較高(2)一Rq+——(rad/s)