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高中物理
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综合题
1.
(2022·浙江模拟)
如图甲所示为某发电机的简化示意图。金属杆
固定在竖直轴
上,两相同的金属圆环水平固定,圆心分别与
重合。金属杆
、
、
、
通过绝缘轻质杆
、
、
、
固连在一起,
、
, 组成“十字形结构(俯视)”,可绕轴
无阻力自由转动(不能上下移动),转动时与两金属圆环接触紧密但无摩擦。在甲图的四分之一扇环形柱状区域内存在辐向磁场,四根金属杆分别转至该区域时杆所在位置的磁感应强度大小相等,均为B,方向沿圆柱半径向外,其他区域的磁场忽略不计,俯视图如图乙所示。设
, 金属杆
、
、
、
的质量均为m,电阻均为r,其余部分的电阻不予考虑。现让“十字形结构”逆时针旋转,试解决下列问题:
(1) 当
杆刚进入磁场区域时,“十字形结构”的角速度为
, 判断此时
杆中的电流方向,计算
、
两点的电势差
;
(2) 若维持“十字形结构”以角速度
匀速旋转,求每转一圈,
所产生的焦耳热Q;
(3) 若给予“十字形结构”初始角速度
, “十字形结构”到停下共转了多少圈。
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