Question

2013广东理综物理36题疑问

36.（18分）图19（a）所示，在垂直于匀强磁场B的平面内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴承转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接。电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图19（b）所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点。ω>0代表圆盘逆时针转动。已知：R=3.0Ω，B=1.0T，r=0.2m。忽略圆盘，电流表和导线的电阻。
（1）根据图19（b）写出ab、bc段对应的I与ω的关系式；
（2）求出图19（b）中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc；
（3）分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式。

疑问 （请分点回答）
1：AO段顺时针， 此时电流方向为K到O，OB，BC段逆时针，电流方向为O到K（根据右手法则）？
2：“电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件”怎样理解这句话呢？为什么AB段不能导通，只有BC段能导通？电流方向与正向电压有什么关系？

Answer 1

(1)这个金属圆盘在转动的时候能产生感应电动势，相当于很多辐条在切割磁感线，用右手定则判断感应电流的方向。逆时针转动时电流方向为0-K-A-R-O, 顺时针转动时电流方向为O-R-A-K-O.
(2)电路中的P相当于一个二极管，具有赣导电性，上面加电源正极时，是正向电压，当加正向电压大于U0后导通，小于U0不通。当下面加电源正极时，是反向电压，不能通过电流。相当于断路。这是二极管的特性。图象中的a0对应是反向电压，P不通，只有电阻R通电流。ob段加一个较小的正向电压，P还不通。bc段P两端加的电压较大，P导通，有电流流通了。这时候电流是从上向下流过P。

追问

电路中的P是加上一定正向电压，这个正向电压从题意猜测就是要大于OB段产生电压？

追答

不是猜测。从题意和图象是应该能够分析出。ω>0代表圆盘逆时针转动。此时P上端是电源正极，高电势。给P加的是正向电压。ob当然也是正向电压。但是ob段和反向电压是的电流和角速度的关系是同一函数关系，所以知也没导通。只有bc段才是导通。

Answer 2

解答疑问1：AO段顺时针， 此时电流方向为K到O，OB，BC段逆时针，电流方向为O到K
（根据右手定则）伸出右手让拇指与其余四指垂直，拇指是运动方向，四指指向电流方向。
解答疑问2：“电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件”这个元件是二极管。通过从上向下的电流，是导通的此时电阻很小称为二极管导通状态。电流从下向上二极管，反向截止电阻很大。所以AB段不能导通，只有BC段能导通。电流方向与正向电压的关系是正向导通反向截止。

Answer 3

1：AO段顺时针， 此时电流方向为K到O，OB，BC段逆时针，电流方向为O到K（根据右手法则）？
你看图19（b），在纵坐标左边的角速度为负值啊，所以依据题目意思“AO段顺时针”，当然再根据右手法则是K到O;；同样的方法判断，OB，BC段逆时针，电流方向为O到K
2：“电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件”怎样理解这句话呢？为什么AB段不能导通，只有BC段能导通？电流方向与正向电压有什么关系？
请先看19图（A），意思是说，只有这个元件的上端接上正极，下面接负极，才可以导通电流的，要是反过来接，则不会导通电流的。
因为题目上说了“电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件”，除了要正向电压，还要满足这个正向电压达到一定的值才会导通电流。所以会有AB段不能导通，其实就是OB段你可能不明白。电流方向与正向电压的关系是正向导通反向截止。