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    25.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1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r0=1.0 cm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S=20 cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感强度B=0.010 T，自行车车轮的半径R1=35 cm，小齿轮的半径R2=4.0 cm，大齿轮的半径R3=10.0 cm（见图2）。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=3.2 V?（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）

                   图1

                     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

                                                         图2

    25.参考解答：

    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内转动，线框中产生一正弦交流电动势，其最大值

    εm=ω0BSN                        ①

    其中ω0为线框转动的角速度，即摩擦小轮转动的角速度

    发电机两端电压的有效值

    U=εm                                                     ②

    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                                                 ③

    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                                                  ④

    由以上各式解得

    ω=                     ⑤

    代入数据得

    ω=3.2 /s                             ⑥

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    科目：高中物理 来源：物理教研室 题型：038

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     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2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R0＝1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图3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＝4cm，大齿轮的半径R3＝10.0cm（见图3）.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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    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17-3甲为其结构示意图.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r0=1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图17-3乙所示.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S=20 cm2，磁极间的磁场可视作匀强磁场，磁感应强度B=0.010 T，自行车车轮的半径R1=35 cm，小齿轮的半径R2=4.0 cm，大齿轮的半径R3=10.0 cm(见图乙).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=3.2 V?(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)

               

    图17-3

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    图17-1-20　　　                             图17-1-21

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