如图所示,在平面内有一扇形金属框,其半径为,边与轴重合,边与轴重合,且为坐标原点,边与边的电阻不计,圆弧上单位长度的电阻为。金属杆MN长度为L,放在金属框上,MN与边

◎ 题目

如图所示,在平面内有一扇形金属框,其半径为边与轴重合,边与轴重合,且为坐标原点,边与边的电阻不计,圆弧上单位长度的电阻为。金属杆MN长度为L,放在金属框上,MN与边紧邻,金属杆ac长度的电阻为R0。磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直并充满平面。现对MN杆施加一个外力(图中未画出),使之以C点为轴顺时针匀速转动,角速度为。求:

(1)在MN杆运动过程中,通过杆的电流I与转过的角度间的关系;
(2)整个电路消耗电功率的最小值是多少?

◎ 答案

(1) (2)

◎ 解析


试题分析:(1)电路中感应电动势     (2分)
设金属杆的电阻为R0 (2分。能与其他字母区分即可),则电路总电阻
    (2分)
杆中电流I与杆转过的角度θ的关系为     (1分)
(2)由于总电阻,圆弧总长度是定值,所以,当 时,即时,总电阻R有最大值。(2分)此时,(1分)此时,电路消耗电功率的最小值是  (2分)
点评:本题由于是半径切割磁感线运动,需要注意杆的等效切割速度,然后根据欧姆定律分析解题,综合性比较强,

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,在平面内有一扇形金属框,其半径为,边与轴重合,边与轴重合,且为坐标原点,边与边的电阻不计,圆弧上单位长度的电阻为。金属杆MN长度为L,放在金属框上,MN与边…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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