题目内容

如图所示,N匝矩形导线框以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动,线框面积为S,线框的电阻、电感均不计,外电路接有电阻R、理想交流电流表和二极管D,二极管D具有单向导电性,即正向电阻为零,反向电阻无穷大.下列说法正确的是(  )
分析:根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求解电量.从图示位置磁通量为Φ1=0,转过90°磁通量为Φ2=BS,△Φ=Φ2-Φ1.交流电压表测量有效值,由电动势的最大值、欧姆定律和有效值与最大值之间的关系求解电压的有效值.根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量,I为有效值.
解答:解:A、矩形闭合导线框在磁场中转动,产生的交流电的电压最大值为:
Em=NBsω
二极管具有单向导电性,一个周期中只有一半时间电路中有电流,根据电流的热效应得:
(
Em
2
)
2
R
?
T
2
=
U2
R
T

解得:U=
NBsω
2

I=
U
R
=
NBsω
2R

电流表的示数为有效值,所以电流表的示数为I=
ω
2R
NBS
,故AB错误,D正确;
C、一个周期中只有一半时间电路中有电流,
由
.
E
=
△Φ
△t
,I=
.
E
R
,q=It得到电量q=
.
E
=
△Φ
R
=
NBS
R
,故C错误.
故选:D
点评:对于交变电流,求解热量、电功和电功率用有效值,而求解电量要用平均值,注意二极管D具有单向导电性,难度不大,属于基础题.
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