| 动生电动势 题目答案及解析

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选修3-2

第四章 电磁感应

4.5 电磁感应现象的两类情况

动生电动势

如图所示,半径为$r$的导电圆环$($电阻不计$)$绕垂直于圆环平面、通过圆心$O$的金属轴以角速度$\omega$逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为$R$的三根金属辐条$OA$$OB$$OC$,辐条互成$120^\circ$角。在圆环圆心角$∠$$MON$$=120^\circ$的范围内$($两条虚线之间$)$分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为$B$的匀强磁场。圆环的边缘通过电刷$\rm P$和导线与一阻值也为$R$的定值电阻相连,定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上。在圆环匀速转动过程中,下列说法中正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

电阻两端的电压大小为$\\dfrac{1}{4}B\\omega {{r}^{2}}$

","

金属轮转动一周,流过电阻$R$的电荷量为$\\dfrac{B\\pi {{r}^{2}}}{4R}$

","

金属轮转动一周,电阻$R$上产生的热量为$\\dfrac{{{B}^{2}}{{r}^{4}}\\pi \\omega }{32R}$

","

外力做功的功率大小为$\\dfrac{3{{B}^{2}}{{r}^{4}}{{\\omega }^{2}}}{16R}$

"]
[["BCD"]]

$\rm A$.辐条切割磁感线产生的电动势为$E=\dfrac{1}{2}B\omega {{r}^{2}}$

三根辐条中,有一根切割磁感线,相当于电源,其他两根与电阻$R$并联,相当于外电路,则$\rm P$$O$两端的电压$U=\dfrac{E}{\dfrac{R}{3}+R}\cdot \dfrac{R}{3}=\dfrac{1}{8}B\omega {{r}^{2}}$$\rm A$错误;

$\rm B$.金属辐条转动一周流过干路的电流$I=\dfrac{E}{R_{总}}=\dfrac{3B\omega r^{2}}{8R}$,故流过电阻$R$的电荷量$q=\dfrac{1}{3}It=\dfrac{B\text{ }\!\!\pi\!\!\text{ }{{r}^{2}}}{4R}$$\rm B$正确;

$\rm C$.金属辐条转动一周,产生的总热量$Q=EIt=\dfrac{3B^{2}r^{4}\pi\omega}{8R}$,电阻$R$上产生的热量$Q_{R}=\dfrac{B^{2}r^{4}\pi\omega}{32R}$$\rm C$正确;

$\rm D$.根据能量守恒可知,外力做功的功率$P=EI=\dfrac{3{{B}^{2}}{{r}^{4}}{{\omega }^{2}}}{16R}$$\rm D$正确。

故选$\rm BCD$

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