曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机.图左为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线圈,转轴过bc边中点与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如右图所示.当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线圈在磁极间转动.设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感应强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=4.0cm,大齿轮的半径R3=10.0cm(见图).现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V?(假定摩擦小轮与自行车之间无相对滑动)
解析:当自行车车轮转动时,通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场中转动,线框中产生一正弦交流电动势,其最大值Em=ω0BSN,ω0为线圈转动的角速度,即摩擦小轮转动的角速度. 发电机两端电压的有效值U= 设自行车车轮转动的角速度为ω1,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,有R1ω1=r0ω0;小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同,也为ω1;设大齿轮转动的角速度为ω,有R3ω=R2ω1. 由以上各式解得 ω= 代入数据得 ω=3.2rad/s |
点评:该题以给自行车灯供电的交流发电机为背景,考查了交流电的产生、匀速圆周运动线速度与角速度的关系等基本概念,要求学生不但要掌握扎实的基础知识,还要有较强的分析、判断综合能力. |
科目:高中物理 来源: 题型:038
曾经流行过一种向自行车头灯供电的小型交流发电机,图为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图2所示.当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动.设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积
,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度B=0.010T,自行车车轮的半径
=35cm,小齿轮的半径
=4.0cm,大齿轮的半径
=10.0cm.现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V?(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
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科目:高中物理 来源:物理教研室 题型:038
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科目:高中物理 来源: 题型:
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科目:高中物理 来源: 题型:
图17-3
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科目:高中物理 来源: 题型:
图17-1-20 图17-1-21
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