高中 | 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

$1831$$10$$28$日,法拉第展示了人类历史进第一台发电机一法拉第圆盘发电机,其原理如图乙所示。水平匀强磁场$B$垂直于盘面,圆盘绕水平轴$\rm C$以角速度$\omega $匀速转动,铜片$\rm D$与圆盘的边缘接触,圆盘、导线和电阻$R$组成闭合回路,圆盘半径为$L$,圆盘接入$\rm CD$间的电阻也为$R$,其他电阻均可忽略不计。下列说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

$\\rm C$点电势高于$\\rm D$点电势

","

$\\rm C$$\\rm D$两端的电压为$\\dfrac{1}{2}B{{L}^{2}}\\omega $

","

圆盘转动过程中,电流的大小为$\\dfrac{B{{L}^{2}}\\omega }{4R}$

","

圆盘转动过程中,产生的电功率为$\\dfrac{{{B}^{2}}{{L}^{4}}{{\\omega }^{2}}}{4R}$

"]
[["C"]]

$\rm A$.由右手定则可知,流经电阻$R$的电流由$D$$C$,因此$C$点电势低于$D$点电势,故$\rm A$错误;

$\rm B$.由电磁感应定律可得圆盘产生的感应电动势为$E=\dfrac{1}{2}B{{L}^{2}}\omega $,由闭合电路欧姆定律可得$C$$D$两端的电压为$U=\dfrac{R}{R+R}E=\dfrac{1}{4}B{{L}^{2}}\omega $,故$\rm B$错误;

$\rm C$.圆盘转动过程中,由闭合电路欧姆定律可得电流的大小为$I=\dfrac{E}{R+R}=\dfrac{B{{L}^{2}}\omega }{4R}$,故$\rm C$正确;

$\rm D$.圆盘转动过程中,由电功率公式可知产生的电功率为$P=EI=\dfrac{1}{2}B{{L}^{2}}\omega \times \dfrac{B{{L}^{2}}\omega }{4R}=\dfrac{{{B}^{2}}{{L}^{4}}{{\omega }^{2}}}{8R}$,故$\rm D$错误。

故选$\rm C$

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如图,过点的虚线上方存在方向垂直于纸面的匀强磁场。一金属圆环在纸面内以点为轴沿顺时针方向匀速转动,为圆环的圆心,为圆环的半径。则 如图甲所示,在水平面上固定两根平行的金属轨道和,其中、段长度均为,、粗糙且动摩擦因数为,轨道其余部分光滑。区域存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为,轨道间连接有阻值为的电阻和一套电压传感器(内阻可视为无穷大)。现有一金属棒,受水平向右的恒力作用,从处由静止开始运动,通过数字接收器在屏幕上显示的电压如图乙所示(已知),当电压为时曲线已趋向水平。已知金属棒的质量为,电阻也为。轨道间距为,轨道电阻不计。求: 如图所示,一细金属导体棒在匀强磁场中沿纸面由静止开始向右运动,磁场方向垂直纸面向里。不考虑棒中自由电子的热运动。下列选项正确的是 跑步机是一种健身器材,图甲为一种可测速跑步机的简单原理图。跑步机的底座固定一对间距、宽度的平行金属电极,其间充满磁感应强度、方向垂直纸面向里的匀强磁场,左侧与电压传感器(看成理想电压表)和阻值为的电阻连接,绝缘橡胶带上每隔距离就嵌入一个电阻的平行金属条。跑步机工作时绝缘橡胶带跟随脚步一起运动,金属条与电极接触良好,且任意时刻仅有一根金属条处于磁场中。健身者在一次跑步过程中,电压传感器将其两端的电压即时采集并输入电脑,获得的电压随时间变化的关系图像如图乙所示。
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