如图所示,在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中有一水平放置的半圆形轻质导体框,O为圆心,圆半径长为L,AO段、BO段导体的电阻可忽略,圆弧AB段的电阻为r,半圆直径与磁场边界重合;现用外力使导体框从图示位置开始绕过O、垂直于半圆面的轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动一周,下列分析正确的是( )
A.圆弧AB段内电流方向总是从A流向B
B.转动的前半周内AB两端电压为
C.转动的后半周内通过O点的电量为
D.外力对线框做的功为
考点:导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
专题:电磁感应——功能问题.
分析:分析导线的转动,根据右手定则可明确电流的方向;根据旋转切割产生的电动势的表达式及欧姆定律可求得电压;由功能关系可求出外力所做的功.
解答: 解:A、在转动的前半周内,有效切割的部分为OB,由右手定则可知,电流由B到A;后面周期内切割的有效长度为AO,则电流为由A流向B;故A错误;
B、转动的前半周期内,由于AB电阻不计,圆弧上的电压即为电源的电动势,切割产生的电动势E=BL2ω;故B正确;
C、转动的后面周期,磁通量的变化量△Φ=B;故电量Q==;故C错误;
D、外力做功等于产生的电能,则做功W=I2rt=()2r×=;故D正确;
故选:BD.
点评:本题考查导体旋转切割磁感线的电动势及电路规律的应用,要注意正确分析电路结构,明确功能关系的应用即可求解.
法拉第电磁感应定律:
导体切割磁感线的两个特例:
的区别与联系及选用原则:
电磁感应中动力学问题的解法:
电磁感应和力学问题的综合,其联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力,因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系。
1.分析思路
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。
(2)求回路中的电流。
(3)分析研究导体受力情况(包含安培力,用左手定则确定其方向)。
(4)列动力学方程或平衡方程求解。
2.常见的动态分析这类问题中的导体一般不是做匀变速运动,而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态,故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。同时也要抓好受力情况和运动情况的动态分析,研究顺序为:导体受力运动产生感应电动势一感应电流一通电导体受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化一周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零.导体达到稳定运动状态。
电磁感应中的动力学临界问题:
(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度求最大值或最小值的条件。
(2)基本思路:
登录并加入会员可无限制查看知识点解析