（20分）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结构图中，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边并与ab边平行， - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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（20分）
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结构图中，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边并与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线框由N=800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S=20cm²，磁极间磁场可视匀磁场，磁感强度B=0.010T，自行车车轮的半径R₁=35.0cm，小齿轮的半径R₂=4.0cm齿轮的半径R₃=10.0cm（见图2）。现从静止开始大齿轮加速转动，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车轮之间无相对滑动）

答案

解析

当自行车轮转动时，通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动，线框中产生正弦交流电动势，具最大值

① 4分式中

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

② 2分
设自行车车转动的角速度为

由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动，

③4分
小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同，也为

设大齿轮转动的角速度

有

④ 4分由以上各式解得

2分
代入数据得

⑥ 4分

核心考点

试题【（20分）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结构图中，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边并与ab边平行，】；主要考察你对电磁感应等知识点的理解。[详细]

举一反三

矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势e - t图像如图7所示，则

A．t₁，t ₃时刻线圈中磁通量变化率最大

B．t₂，t₄时刻线圈中磁通量最大

C．t ₁，t ₃时刻线圈通过中性面

D．t ₂，t₄时刻线圈平面与中性面垂直

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（12分）水平放置的平行导轨左边接有电阻R="1." 5Ω，轨道间距0 4m．且所在处有竖直向下的匀强磁场，磁场随时间变化的关系如图，金属棒ab横跨导轨两端，其电阻r=0.5Ω，棒ab与电阻R相距1m．整个系统始终处于静止状态求：
（1）当t=0.1s时通过金属棒ab的电流大小和方向；
（2）当t="0." 3s时金属棒ab所受摩擦力的大小和方向．

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（11分）某同学根据电磁感应现象设计了一种发电装置，如图甲所示，图乙为其俯视图．将8块相同磁铁的N、S极交错放置组合成一个高h = 0．5 m、半径r = 0．2 m的圆柱体，其可绕固定的OO" 轴转动．圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B = 0．2T，方向都垂直于圆柱表面，相邻两个

区域的磁场方向相反．紧靠圆柱体外侧固定—根与其等长、电阻R = 0．4Ω的金属杆ab，杆与圆柱平行．从上往下看，圆柱体以ω = 100 rad/s的角速度顺时针匀速转动，设转到如图所示位置为t =0时刻．取g = 10 m/s²，π²= 10．求：
（1）圆柱体转过周期的时间内，ab杆中产生的感应电动势E的大小；
（2）如图丙所示，M、N为水平放置的平行板电容器的两极板，极板长L₀ = 0．314m，两板间距d = 0．125m．现用两根引线将M、N分别与a、b相连．在t = 0时刻，将—个电量q = + 1．00×10^{- 6C}、质量m = 1．60×10^{- 8kg}的带电粒子从紧靠M板中心处无初速度地释放，求粒子从M板运动到N板所经历的时间t．不计粒子重力．
（3）t = 0时刻，在如图丙所示的两极板问，若上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度υ₀水平射入两极板间，而且已知粒子沿水平方向离开电场，求初速度υ₀的大小，并在图中画出粒子相应的运动轨迹．不计粒子重力．（※请自行作图！）

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下列用电器中，利用电流的热效应工作的是

A．电风扇

B．电炉

C．电饭锅

D．洗衣机

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图中螺线管通电时，小磁针静止在图示位置，（1）在图中标出通电螺线管的南北极（2）小磁针所在处磁场方向为（3）电源的正极是（填“左边”或“右边”）

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