题目内容

1.如图所示,平行放置的金属导轨A、B之间的距离为l,一金属杆长为2l,一端以转轴O固定在导轨B上,并与A无摩擦接触,杆从垂直于导轨的位置,在导轨平面内以角速度ω顺时针匀速转动至另一端落在导轨B上.如两导轨间是一磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场、不计一切电阻,则在上述整个转动过程中(  )
A.金属杆两端的电压不断增大B.O′端的电势总是高于O端的电势
C.两导轨间的最大电压是Bl2ωD.两导轨间的平均电压是$\frac{3\sqrt{3}B{l}^{2}ω}{2π}$

分析 根据感应电动势大小计算公式E=BLV,圆周运动线速度表达式v=ωL,结合右手定则确定电流大小和方向.

解答 解:A、金属棒在运动过程,切割磁感线的有效长度在变大,圆周运动线速度表达式v=ωL,大小不变,根据E=BL有V,可知电压大小增大,当导体棒全部进入此场后,有效长度不变,电压不再变化,故A错误;
B、根据右手定则,感应电流方向由O到O′,当oo′相当于电源,故O′点的电势高于O点的电势,故B正确;
C、当导体棒全部进入此场瞬间,有效长度最大,产生的感应电动势最大,圆周运动线速度表达式v=ω2L,$\overline{v}=\frac{v}{2}$,根据E=BL有$\overline{v}$=BL2ω,故C正确;
D、棒刚好全部进入磁场时,转过的角度为60度,面积变化了S=$\frac{\sqrt{3}{L}^{2}}{2}$,△Ф=BS=$\frac{\sqrt{3}B{L}^{2}}{2}$
△t=$\frac{θ}{ω}$=$\frac{π}{3ω}$
由感应电动势:$E=\frac{△∅}{△t}$=$\frac{3\sqrt{3}B{L}^{2}ω}{2π}$,当导体棒全部进入此场后,两导轨之间无电压,故D正确;
故选:BCD

点评 本题关键要正确理解和运用切割感应电动势公式E=BLv,知道v不同时,应用平均速度,结合圆周运动的知识求解感应电动势,区分好E=BLV和$E=\frac{△∅}{△t}$的应用场景.

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