Question

7．很多人喜歡到健身房騎車(chē)鍛煉，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置，如圖所示．自行車(chē)后輪置于垂直車(chē)身平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，后輪圓形金屬盤(pán)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可等效成一導(dǎo)體棒繞圓盤(pán)中心O轉(zhuǎn)動(dòng)．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，圓盤(pán)半徑l=0.3m，圓盤(pán)電阻不計(jì)．導(dǎo)線通過(guò)電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導(dǎo)線兩端a、b間接一阻值R=10Ω的小燈泡．后輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用電壓表測(cè)得a、b間電壓U=0.6V．
（1）與a連接的是電壓表的正接線柱還是負(fù)接線柱？
（2）圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)10分鐘，則此過(guò)程中產(chǎn)生了多少電能？
（3）自行車(chē)車(chē)輪邊緣線速度是多少？

Answer 1

分析 （1）依據(jù)右手定則，即可判定感應(yīng)電流方向，結(jié)合電源內(nèi)部的電流方向由負(fù)極流向正極，即可求解；
（2）根據(jù)焦耳定律，即可求解；
（3）根據(jù)切割感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式，及線速度與角速度公式v=rω，即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)右手定則，輪子邊緣點(diǎn)是等效電源的負(fù)極，則a點(diǎn)接電壓表的負(fù)接線柱；
（2）根據(jù)焦耳定律     $Q=\frac{U^2}{R}t$
代入數(shù)據(jù)得     Q=$\frac{0．{6}^{2}}{10}×10×60$J=21.6J 
（3）由$U=E=\frac{1}{2}B{l^2}ω$
得v=lω=0.3×$\frac{2×0.6}{0.5×0．{3}^{2}}$=8m/s  
答：（1）與a連接的是電壓表的負(fù)接線柱；
（2）圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)10分鐘，則此過(guò)程中產(chǎn)生了21.6J 電能；
（3）自行車(chē)車(chē)輪邊緣線速度是8m/s．

點(diǎn)評(píng) 考查右手定則、焦耳定律，及切割感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的應(yīng)用，理解左手定則與右手定則的區(qū)別，注意電源內(nèi)部的電流方向由負(fù)極流向正極．