《法拉第圆盘》法拉第圆盘 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《法拉第圆盘》法拉第圆盘

1单选题

如图所示，竖直放置的铜盘下半部分置于水平的匀强磁场中，盘面与磁场方向垂直，铜盘安装在水平的铜轴上，有一“形”金属线框平面与磁场方向平行，缺口处分别通过铜片C、D与转动轴、铜盘的边缘接触，构成闭合回路．则铜盘绕轴匀速转动过程中，下列说法正确的是(　　)

A
电阻R中没有感应电流
B
电阻R中的感应电流方向由a至b
C
穿过闭合回路的磁通量变化率为零
D
穿过闭合回路的磁通量变化率为一非零常量

题目答案

D

答案解析

分析：

将铜盘看成无数个轴向铜条组成．根据右手定则判断AB间感应电流方向，即可知道电势高低．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与转动角速度有关．

解答：

解：A、将铜盘看成无数个轴向铜条组成，铜盘在外力作用下切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，故A错误；

B、根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此R中的电流方向为b→a，故B错误；

CD、根据法拉第电磁感应定律，则有E=$\frac {1}{2}$BL_ω，知铜盘产生的电动势大小不变，由法拉第电磁感应定律可知穿过闭合回路的磁通量变化率为一非零常量．故C错误，D正确；

故选：D．

点评：

本题是右手定则和法拉第电磁感应定律的综合应用，考查对实验原理的理解能力，同时注意切割磁感线相当于电源，内部电流方向是从负极到正极．注意由于圆盘在切割磁感线，相当于电源．

纠错重做

2单选题

法拉第发明了世界上第一台发电机--法拉第圆盘发电机．铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘如图示方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，圆盘半径为l，圆盘匀速转动的角速度为ω．下列说法正确的是(　　)

A
圆盘产生的电动势为$\frac {1}{2}$Bωl_，流过电阻R 的电流方向为从b到a
B
圆盘产生的电动势为$\frac {1}{2}$Bωl_，流过电阻R 的电流方向为从a到b
C
圆盘产生的电动势为Bωπl_，流过电阻R 的电流方向为从b到a
D
圆盘产生的电动势为Bωπl_，流过电阻R 的电流方向为从a到b

题目答案

A

答案解析

分析：

根据右手定则判断通过R的感应电流方向．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与转动角速度有关．

解答：

解：将圆盘看成无数幅条组成，它们都切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，根据右手定则圆盘上感应电流从边缘流向圆心，则流过电阻R 的电流方向为从b到a．

根据法拉第电磁感应定律，得圆盘产生的感应电动势 E=Blv=Bl•$\frac {0+lω}{2}$=$\frac {1}{2}$Bl_ω

故选：A．

点评：

本题是右手定则和法拉第电磁感应定律的综合应用，考查对实验原理的理解能力，同时注意切割磁感线相当于电源，内部电流方向是从负极到正极．

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3多选题

(多选)法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕．法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连．当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则(　　)

A
电刷A的电势高于电刷B的电势
B
若仅减小电刷A、B之间的距离，灵敏电流计的示数将变大
C
若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大
D
若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将减小

题目答案

CD

答案解析

分析：

根据右手定则判断AB间感应电流方向，即可知道电势高低．仅减小电刷A、B之间的距离，感应电动势将减小，灵敏电流计的示数变小．提高转速，灵敏电流计的示数变大．根据欧姆定律分析将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数如何变化．

解答：

解：A、根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，金属盘产生的感应电流方向从A到B，则电刷A的电势低于电刷B的电势．故A错误．

B、若仅减小电刷A、B之间的距离，有效的切割长度减小，产生的感应电动势减小，感应电流减小，则灵敏电流计的示数变小．故B错误．

C、若仅提高金属盘转速，由E=BLv知，产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数将变大．故C正确．

D、若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，变阻器接入电路的电阻增大在，而感应电动势不变，则电路中电流减小，灵敏电流计的示数变小．故D正确．

故选CD

点评：

本题是安培定则、右手定则和法拉第电磁感应定律、欧姆定律的综合应用，基本题，考查对实验原理的理解能力．

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4多选题

(多选)法拉第发明了世界上第一台发电机--法拉第圆盘发电机．铜质圆盘放置在匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线a、b将电刷与电灯连接起来形成回路．如图所示从上往下看逆时针匀速转动铜盘，若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，转动的角速度为ω．则下列说法正确的是(　　)

A
回路中的电动势等于BL_ω
B
回路中的电流等于$\frac {BL_ω}{2R}$
C
回路中电流方向从b导线流进灯泡，a导线流进铜盘
D
回路中产生的是大小和方向周期性变化的电流

题目答案

BC

答案解析

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E=BLv求感应电动势，由欧姆定律求感应电流．根据右手定则分析感应电流方向．

解答：

解：A、铜盘转动产生的感应电动势为：E=BLv=BL$\frac {0+Lω}{2}$=$\frac {1}{2}$BL_ω，故A错误．

B、回路中的电流 I=$\frac {E}{R}$=$\frac {BL_ω}{2R}$，故B正确．

C、由右手定则可知，回路中电流方向不变，从b导线流进灯泡，a导线流进铜盘，故C正确．

D、由于B、L、ω、R不变，则I不变，电流大小恒定不变，故D错误．

故选：BC．

点评：

本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理．要在理解的基础上，掌握切割感应电动势公式E=$\frac {1}{2}$BL_ω．

纠错重做

5多选题

(多选)如图是法拉第发电机模型原理图．将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘，逆时针转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流．则下列说法正确的是(　　)

A
圆盘上的电流由圆心流向边缘
B
圆盘上的电流由边缘流向圆心
C
圆盘边缘处电势比圆心电势高
D
圆盘边缘处电势比圆心电势低

题目答案

BD

答案解析

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．变化的磁场产生涡旋电流，根据灯泡两端有无电势差分析灯泡中有无电流．

解答：

解：根据右手定则判断，回路中电流方向不变，圆盘上的电流由边缘流向圆心．在电路中，圆盘相当于电源，所以圆盘边缘处电势比圆心电势低．所以BD正确．

故选：BD

点评：

本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理．导体中有无电流，要看导体两端是否存在电势差．

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6单选题

法拉第发明了世界上第一台发电机--法拉第圆盘发电机．如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转．下列说法正确的是(　　)

A
回路中电流大小变化，方向不变
B
回路中电流大小变化，方向变化
C
回路中电流大小和方向都周期性变化
D
回路中电流方向不变，从b导线流进电流表

题目答案

D

答案解析

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，根据灯泡两端有无电势差分析灯泡中有无电流．

解答：

解：铜盘转动产生的感应电动势为：E=$\frac {1}{2}$BL_ω，B、L、ω不变，E不变，

电流：I=$\frac {E}{R}$=$\frac {BL_ω}{2R}$，电流大小恒定不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，从b导线流进电流表，故ABC错误，D正确；

故选：D．

点评：

本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理．导体中有无电流，要看导体两端是否存在电势差．

纠错重做