题目
一根长度为L的铜棒,在均匀磁场 中以匀角速度w绕通-|||-过其一端O的定轴旋转着,磁场的方向垂直铜棒转动的-|||-平面,如图所示.设 t=0 时,铜棒与Ob成q角(b为铜棒-|||-转动的平面上的一个固定点),则在任一时刻t这根铜棒-|||-两端之间的感应电动势是:-|||-× × ×-|||-L-|||-() ∠θ ×-|||-b-|||-× ×-|||-× × ×-|||-(A) omega (L)^2Bcos (omega t+theta ) (B) dfrac (1)(2)omega (L)^2Bcos omega t.-|||-(C) omega (L)^2Bcos (omega t+theta ). D) dfrac (1)(2)cot (L)^2B.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查动生电动势的计算,涉及微元法和积分思想的应用。
解题核心思路:
- 确定导体各点的速度分布:铜棒绕端点O旋转,各点线速度与到转轴的距离成正比,即$v = \omega x$。
- 微元法分割铜棒:将铜棒分为无数小段,每段产生的电动势为$dE = B \cdot v \cdot dx$。
- 积分求总电动势:对所有小段的电动势积分,得到总电动势。
破题关键:
- 正确写出微元电动势表达式$dE = B \omega x dx$。
- 积分上下限为$x=0$到$x=L$,最终结果与初始角度$\theta$无关。
微元法分析
- 分割铜棒:取距离转轴O点为$x$的微小段,长度为$dx$。
- 计算该段速度:线速度$v = \omega x$,方向垂直于磁场方向。
- 微元电动势:该段产生的电动势为
$dE = B \cdot v \cdot dx = B \cdot \omega x \cdot dx.$
积分求总电动势
总电动势为所有微元电动势的积分:
$E = \int_{0}^{L} B \omega x \, dx = B \omega \int_{0}^{L} x \, dx = B \omega \cdot \frac{L^2}{2} = \frac{1}{2} \omega L^2 B.$
关键结论
- 电动势与初始角度$\theta$无关,因为各点速度仅与位置$x$相关。
- 最终结果为$\frac{1}{2} \omega L^2 B$,对应选项D。