题目内容

11.如图所示,两金属圆环水平放置,圆心在同一位置,大圆环的半径r1=1m,小圆环的半径r2=0.5m.整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B=2T,圆环的电阻不计;一根电阻为R1=4Ω的导体棒(电阻分布均匀)绕圆心O以角速度ω=2rad/s在水平面内做匀速圆周运动,导体棒与两金属圆环始终接触良好,在两金属圆环之间接有阻值为R2=3Ω的电阻(图中未画出),则电阻R2的功率为(  )
A.0.48WB.0.03WC.0.27WD.0.75W

分析 由E=$\frac{1}{2}$BL2ω求出感应电动势,由欧姆定律求出电流,结合电功率表达式求解功率.

解答 解:(1)AB中感应电动势的大小为E=$\frac{1}{2}$Br12ω-$\frac{1}{2}$Br22ω=$\frac{1}{2}×2×2×{1}^{2}-\frac{1}{2}×2×2×{(\frac{1}{2})}^{2}=\frac{3}{2}$,
设导体棒在电路中的电阻为R0,$\frac{{R}_{0}}{{R}_{1}}=\frac{{r}_{1}-{r}_{2}}{{r}_{1}}$,解得:R0=2Ω感应电流大小:I=$\frac{E}{{R}_{0}+{R}_{1}}=\frac{\frac{3}{2}}{2+3}=\frac{3}{10}A$;
根据功率表达式:P2=I2R2=($\frac{3}{10}$)2×3=0.27W,故A错误,B错误,D错误,C正确,
故选:C

点评 本题计算中一个是注意电动势计算时切割磁感线的有效长度和速度大小的确定,其次是导体棒在回路中有效电阻的确定.

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