题目内容

3.法拉第圆盘发动机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是(  )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若圆盘转动的角速度变为原来的两倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动

分析 圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线,有效切割长度为铜盘的半径L,根据感应电动势公式分析电动势情况,由欧姆定律分析电流情况.根据右手定则分析感应电流方向,根据P=I2R分析电流在R上的热功率变化情况

解答 解:A、铜盘转动产生的感应电动势为:E=$\frac{1}{2}$BL2ω,B、L、ω不变,E不变,电流:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{B{L}^{2}ω}{2R}$,电流大小恒定不变,故A正确;
B、若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,回路电流变为原来2倍,根据P=I2R可知,电流在R上的热功率P=$\frac{{B}^{2}{L}^{4}{ω}^{2}}{4{R}^{2}}$,故热功率变为原来的4倍,故B错误;
C、若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向不变,大小变化,故C错误;
D、由右手定则可知,回路中电流方向不变,若从上往下看,圆盘顺时针转动,由右手定则知,电流沿a到b的方向流动,故D正确;
故选:AD

点评 本题是转动切割磁感线类型,运用等效法处理.根据右手定则判断感应电流的方向,注意圆盘转动切割可视为沿径向方向的导体棒在切割,注意其电动势表达式的应用.

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