Question

【題目】某學校開展“搖繩發電”的比賽活動。如圖所示，在操場上，將一根長為20m的銅芯導線兩端與靈敏電流計的兩個接線柱連接，構成閉合回路；兩同學面對面站立搖動這條導線。（忽略地球磁偏角的影響）

(1)在“搖繩發電”的過程中，導線中將產生_____（選填“直流電”、“交流電”）

(2)受靈敏電流計結構的影響，若只增大搖繩的頻率，則靈敏電流計的最大示數_____增大（選填“一定”、“不一定”）

(3)若該學校地處赤道上，兩同學南北站立搖繩時，導線中_____電流（選填“有”、“無”）

(4)若該學校地處中國重慶，兩同學東西方向站立，保持搖繩的間距、頻率、最大速度不變。在豎直平面內上下來回搖繩時，靈敏電流計的最大示數為；在水平面內左右來回搖繩時，靈敏電流計的最大示數為。假設重慶地區的地磁場方向與水平方向的夾角為θ，則_____

Answer 1

【答案】交流電 不一定 無

【解析】

(1)[1] 若搖“繩”同學是沿東西站立的，搖動繩子的過程是讓繩子在磁場中旋轉，類似于線圈在磁場中的轉動，當“繩”向下運動時，地磁場向北，根據右手定則判斷可知，“繩”中電流從左端流向右端；當“繩”向上運動時，根據右手定則判斷可知，“繩”中電流從右端流向左端，所以在“搖繩發電”的過程中，導線中將產生交流電；

(2)[2]若搖“繩”同學是沿東西站立的，搖動繩子的過程是讓繩子在磁場中旋轉，類似于線圈在磁場中的轉動，感應電動勢的最大值

若只增大搖繩的頻率，則角速度增大，感應電動勢的最大值增大，則靈敏電流計中的電流的最大值增大；

若搖“繩”同學是沿南北站立的，繩子不會切割磁感線，所以不會產生感應電流，靈敏電流計中的電流的為零；所以若只增大搖繩的頻率，則靈敏電流計的最大示數不一定增大； (3)[3]若該學校地處赤道上，兩同學南北站立搖繩時，繩子不會切割磁感線，所以不會產生感應電流；

(4)[4]設頻率為，最大速度為，地磁場的磁感應強度為，地磁場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，在豎直平面內上下來回搖繩時，感應電動勢的最大值

由閉合電路歐姆定律得靈敏電流計的最大示數為

在水平面內左右來回搖繩時，感應電動勢的最大值

由閉合電路歐姆定律得靈敏電流計的最大示數為

則有