Question

【題目】某學(xué)校開展“搖繩發(fā)電”的比賽活動(dòng)。如圖所示，在操場(chǎng)上，將一根長(zhǎng)為20m的銅芯導(dǎo)線兩端與靈敏電流計(jì)的兩個(gè)接線柱連接，構(gòu)成閉合回路；兩同學(xué)面對(duì)面站立搖動(dòng)這條導(dǎo)線。（忽略地球磁偏角的影響）

(1)在“搖繩發(fā)電”的過(guò)程中，導(dǎo)線中將產(chǎn)生_____（選填“直流電”、“交流電”）

(2)受靈敏電流計(jì)結(jié)構(gòu)的影響，若只增大搖繩的頻率，則靈敏電流計(jì)的最大示數(shù)_____增大（選填“一定”、“不一定”）

(3)若該學(xué)校地處赤道上，兩同學(xué)南北站立搖繩時(shí)，導(dǎo)線中_____電流（選填“有”、“無(wú)”）

(4)若該學(xué)校地處中國(guó)重慶，兩同學(xué)東西方向站立，保持搖繩的間距、頻率、最大速度不變。在豎直平面內(nèi)上下來(lái)回?fù)u繩時(shí)，靈敏電流計(jì)的最大示數(shù)為；在水平面內(nèi)左右來(lái)回?fù)u繩時(shí)，靈敏電流計(jì)的最大示數(shù)為。假設(shè)重慶地區(qū)的地磁場(chǎng)方向與水平方向的夾角為θ，則_____

Answer 1

【答案】交流電 不一定 無(wú)

【解析】

(1)[1] 若搖“繩”同學(xué)是沿東西站立的，搖動(dòng)繩子的過(guò)程是讓繩子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，類似于線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)“繩”向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，地磁場(chǎng)向北，根據(jù)右手定則判斷可知，“繩”中電流從左端流向右端；當(dāng)“繩”向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則判斷可知，“繩”中電流從右端流向左端，所以在“搖繩發(fā)電”的過(guò)程中，導(dǎo)線中將產(chǎn)生交流電；

(2)[2]若搖“繩”同學(xué)是沿東西站立的，搖動(dòng)繩子的過(guò)程是讓繩子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，類似于線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值

若只增大搖繩的頻率，則角速度增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值增大，則靈敏電流計(jì)中的電流的最大值增大；

若搖“繩”同學(xué)是沿南北站立的，繩子不會(huì)切割磁感線，所以不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，靈敏電流計(jì)中的電流的為零；所以若只增大搖繩的頻率，則靈敏電流計(jì)的最大示數(shù)不一定增大； (3)[3]若該學(xué)校地處赤道上，兩同學(xué)南北站立搖繩時(shí)，繩子不會(huì)切割磁感線，所以不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；

(4)[4]設(shè)頻率為，最大速度為，地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，地磁場(chǎng)方向與水平方向的夾角為，保持搖繩的間距相同，則面積相同，在豎直平面內(nèi)上下來(lái)回?fù)u繩時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值

由閉合電路歐姆定律得靈敏電流計(jì)的最大示數(shù)為

在水平面內(nèi)左右來(lái)回?fù)u繩時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值

由閉合電路歐姆定律得靈敏電流計(jì)的最大示數(shù)為

則有