题目内容

（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）
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
练习册系列答案
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如图是用来做电磁感应实验装置的示意图，当闭合开关S时，发现电流表的指针向右偏转了一下后又回到中央位置，现继续进行实验：

（1）把原线圈A插入副线圈B的过程中，电流表的指针将     。
（2）原、副线圈保持不动，把变阻器滑动片向左迅速移动的过程中，电流表的指针将       。
如图所示，直线MN下方有一宽度为2L的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。边长为L、质量为m的导线框abcd在t=0时刻开始从MN上方某一高度处自由下落，下列所给
图象能够定性描述线框abcd运动情况的是（   ）
（12分）相距为L的两光滑平行导轨与水平面成θ角放置．上端连接一阻值为R的电阻，其他电阻不计．整个装置处在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直导轨放在导轨上，如图所示．由静止释放导体棒ab，求：
（1）导体棒ab可达的最大速度vm；
（2）导体棒ab的速度为v=vm/3时的加速度a；
（3）回路产生的最大电功率Pm．
（14分）如图所示，两足够长的光滑固定金属导轨水平放置，相距为, 一理想电流表A与两导轨相连，匀强磁场方向与导轨平面垂直，且竖直向下。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场左边界处由静止开始在水平恒力作用下向右运动。导体棒进入磁场后，流经理想电流表的电流逐渐减小，最终稳定为。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终与导轨保持垂直，不计导轨的电阻。求：
（1）该磁场磁感应强度的大小B；
（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小；
（3）流经电流表电流的最大值。
)如图12-14所示是一种测量通电线圈中磁场的磁感应强度B的装置,把一个很小的测量线圈A放在待测处,线圈与测量电荷量的冲击电流计G串联,当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表G测出电荷量Q,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B.已知测量线圈的匝数为N,直径为d,它和表G串联电路的总电阻为R,则被测出的磁感应强度B为多大?

图12-14
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”）
如图2所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心.环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直.导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触.在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t＝0时恰好在图示位置.规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t＝0开始转动一周的过程中，电流随ωt变化的图象是图3中的                                        (　　)

图2


图3
如图甲所示，一边长为l的正方形金属线框位于光滑水平面上，线框的右边紧贴着竖直向下的有界匀强磁场区域的边界，磁场磁感应强度为B．从t＝0时刻开始，线框在一水平向右的拉力F作用下从静止开始做匀加速直线运动，在t0时刻穿出磁场．图乙为拉力F随时间变化的图象，图象中的F0、t0均为已知量．则t＝t0时刻线框中电流I＝_________；t＝t0时刻线框的发热功率P热＝__________．

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