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  • 有电阻的导电圆盘半径为\(R\),其边缘用电阻不计的导电材料包裹,可绕固定点\(O\)在水平面内转动,其轴心\(O\)和边缘处电刷\(A\)均不会在转动时产生阻力,空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为\(E\)的电源、导电圆盘、电阻和开关连接成闭合回路,如图\(1\)所示在圆盘所在区域内充满竖直向下的匀强磁场,如图\(2\)所示只在\(A\)、\(O\)之间的一块圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场,两图中磁场的磁感应强度大小均为\(B\),且磁场区域固定。如果将开关\(S\)闭合,圆盘将会转动起来。

    \((1)\)在图\(1\)中,将开关\(S\)闭合足够长时间后,圆盘转速达到稳定。
    \(a.\)从上往下看,圆盘的转动方向是顺时针还是逆时针?
    \(b.\)求稳定时圆盘转动的角速度\(ω_{1}\)的大小。
    \((2)\)在图\(2\)中,进行了两次操作:第一次,当圆盘加速到\(ω_{0}\)时将开关断开,圆盘逐渐减速停下;第二次,当圆盘加速到\(2ω_{0}\)时将开关断开,圆盘逐渐减速停下。已知从理论上可以证明:在圆盘减速过程中任意一个极短的时间\(\triangle t\)内,角速度的变化量\(\triangle ω=kF\triangle t\),\(F\)是该时刻圆盘在磁场区域受到的安培力的大小,\(k\)为常量。求两次操作中从开始减速到停下的过程中圆盘转过的角度之比\(θ_{1}\):\(θ_{2}\)。
    \((3)\)由于图\(1\)中的磁场范围比图\(2\)中的大,所以刚闭合开关瞬时,图\(1\)中圆盘比图\(2\)中圆盘加速得快。有人认为:断开开关后,图\(1\)中圆盘也将比图\(2\)中圆盘减速得快。请分析说明这样的想法是否正确。
    【考点】导体切割磁感线产生的感应电动势,周期、转速,电磁感应中能量类问题
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    难度:较易
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