圖甲所示是一種自行車上照明用的車頭燈，圖乙是這種車頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極，另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈中產(chǎn)生正弦交變電流，給車頭燈供電.

已知自行車車輪半徑r=35 cm，摩擦小輪半徑r0=1.00 cm.線圈有n=800匝，線圈框橫截面積S=20 cm2,總電阻R1=40 Ω.旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.010 T,車頭燈電阻R2=10 Ω.當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=8 rad/s時(shí).求：

（1）發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；

（2）車頭燈中電流的有效值.

（1）280 rad/s （2）64 mA

解析：（1）磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對(duì)滑動(dòng)，故有：ω0r0=ωr

ω0= rad/s=280 rad/s.

（2）摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為

Em=NBω0S=800×0.010×280×20×10-4 V=4.48 V

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E= V=3.2 V

通過燈泡的電流有效值

I= A=64 mA.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目：高中物理 來源：活題巧解巧練·高考物理（第二輪） 題型：038

如圖所示，曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖甲為其結(jié)構(gòu)示意圖．圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點(diǎn)與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖乙所示．當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)．設(shè)線框由N＝800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S＝20cm2，磁極間的磁場(chǎng)可視作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B＝0.010T，自行車車輪的半徑R1＝35cm，小齒輪的半徑R2＝4.0cm．大齒輪的半徑R3＝10.0cm(見圖乙)．現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U＝3.2V？(假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對(duì)滑動(dòng))

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科目：高中物理 來源： 題型：038

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科目：高中物理 來源：期末題 題型：計(jì)算題

一種自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，下圖甲為其結(jié)構(gòu)示意圖．圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，abcd為固定轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點(diǎn)，與ab邊平行，它的一端有一半徑r0＝1.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖乙所示．當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)．設(shè)線框由N＝800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S＝20 cm2，磁極間的磁場(chǎng)可視作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.010 T，自行車車輪的半徑R1＝35 cm，小齒輪的半徑R2＝4.0 cm，大齒輪的半徑R3＝10.0 cm�，F(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U＝3.2 V？(假設(shè)摩擦小輪與自行車車輪之間無相對(duì)滑動(dòng))

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圖甲所示是一種自行車上照明用的車頭燈，圖乙是這種車頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極，另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈中產(chǎn)生正弦交變電流，給車頭燈供電.

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(1)發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度.

(2)車頭燈中電流的有效值.

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