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  • 更新 2022-09-03
  • 科目 物理
  • 题型 计算题
  • 难度 较难
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如图甲所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够发光。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化:如图乙所示,半径为L的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动,圆环上接有电阻均为r的三根导电辐条OP、OQ、OR,辐条互成120°角。在圆环内,圆心角为120°的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为B的匀强磁场,在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷MN与一个LED灯(可看成二极管,发光时,电阻为r)。圆环及其它电阻不计,从辐条OP进入磁场开始计时。

(1)顺磁感线方向看,圆盘绕O1O2轴沿什么方向旋转,才能使LED灯发光?在不改变玩具结构的情况下,如何使LED灯发光时更亮?
(2)在辐条OP转过60°的过程中,求通过LED灯的电流;
(3)求圆环每旋转一周,LED灯消耗的电能。

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如图甲所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够发