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    例题1:曾经流行过一种自行车车头灯供电小型交流发电机.下图其结构示意图．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ro=1.0cm的摩擦小轮.小轮与自行车车轮的边缘相接触.如图所示．当车轮转动时.因摩擦而带动小轮转动.从而使线圈在磁极间转动．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.磁感强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35cm.小齿轮的半径R2=4.0cm.大齿轮的半径R3=10.0cm．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=32V?(假设摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动) 解析: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=NBS 0 .式中ω0为线框转动的角速度.即摩擦轮转动的角速度． 发电机两端电压的有效值:U=εm 设自行车车轮的角速度为ω1.由于自行车车轮摩擦小轮之间无相对滑动.有:R1ω1=R0ω0 .小齿轮转动的角速度与自行车转动的角速度相同.也为ω1．设大齿轮的角速度为ω.有:R3ω=rω1 由以上各式得:ω= 代入数据得:ω=3.2rad/s 反思:本题是联系实际的STS问题.解答本题的关键:一是关于小型交流发电机的工作情况.另一是传动装置的作用.自行车车轮带动发电机转动.小齿轮与自行车车轮一起转动.大齿轮带动小齿轮转动. 例题6．在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上.存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场.区域I的磁场方向垂直斜面向上.区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下.磁场的宽度均为L.一个质量为m.电阻为R.边长也为L的正方形导线框.由静止开始沿斜面下滑.当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时.恰好以速度 v1做匀速直线运动,当ab边下滑到JP与MN的中间位置时.线框又恰好以速度v2做匀速直线运动.从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中.线框的动能变化量为△Ek.重力对线框做功大小为W1.安培力对线框做功大小为W2.下列说法中正确的有 ( ) A．在下滑过程中.由于重力做正功.所以有v2＞v1 B．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中.机械能守恒 C．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程.有(W1-△Ek)机械能转化为电能 D．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中.线框动能的变化量大小为△Ek= W1-W2 解析: 当线框的ab边进入GH后匀速运动到进入JP为止.ab进入JP后回路感应电动势增大.感应电流增大.因此所受安培力增大.安培力阻碍线框下滑.因此ab进入JP后开始做减速运动.使感应电动势和感应电流均减小.安培力又减小.当安培力减小到与重力沿斜面向下的分力mgsinθ相等时.以速度v2做匀速运动.因此v2<v1.A错,由于有安培力做功.机械能不守恒.B错,线框克服安培力做功.将机械能转化为电能.克服安培力做了多少功.就有多少机械能转化为电能.由动能定理得W1-W2=△Ek.W2=W1-△Ek.故CD正确． 答案:CD 反思:本题以斜面上矩形线框进入磁场产生电磁感应现象为背景.考查感应电动势大小的计算.安培力.平衡条件.能的转化与守恒等较多知识点.情景复杂.对数学应用能力要求较高.考查考生对基础知识的掌握和分析综合能力． 答案:D 反思: 本题以竖直面内矩形线框进入有界磁场产生电磁感应现象为背景.考查能的转化与守恒定律.感应电动势大小的计算.安培力.平衡条件等较多知识点.情景复杂.考查考生对基础知识的掌握和分析综合能力． 例题:如图所示.两条水平虚线之间有垂直于纸面向里.宽度为d.磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m.电阻为R的正方形线圈边长为L(L< d).线圈下边缘到磁场上边界的距离为h．将线圈由静止释放.其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0.则在整个线圈穿过磁场的全过程中(从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场).下列说法中正确的是 ( ) A．线圈可能一直做匀速运动 B．线圈可能先加速后减速 C．线圈的最小速度一定是mgR／B2L2 D．线圈的最小速度一定是 解析: 由于L＜d.总有一段时间线圈全部处于匀强磁场中.磁通量不发生变化.不产生感应电流.因此不受安培力.而做自由落体运动.因此不可能一直匀速运动.A选项错误．已知线圈下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0.由于线圈下边缘到达磁场下边界前一定是加速运动.所以只可能是先减速后加速.而不可能是先加速后减速.B选项错误．mgR/B2L2是安培力和重力平衡时所对应的速度.而本题线圈减速过程中不一定能达到这一速度.C选项错误．从能量守恒的角度来分析.线圈穿过磁场过程中.当线圈上边缘刚进入磁场时速度一定最小．从开始自由下落到线圈上边缘刚进入磁场过程中用动能定理.设该过程克服安培力做的功为W.则有:mg(h+L)-W＝mv2．再在线圈下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中用动能定理.该过程克服安培力做的功也是W.而始.末动能相同.所以有:mgd-W＝0．由以上两式可得最小速度v＝．所以D选项正确． 答案:D 反思: 本题以竖直面内矩形线框进入有界磁场产生电磁感应现象为背景.考查能的转化与守恒定律.感应电动势大小的计算.安培力.平衡条件等较多知识点.情景复杂.考查考生对基础知识的掌握和分析综合能力. 例题7．如图所示.abcd为一个闭合矩形金属线框.已知ab长L1=10cm.bc长L2=20cm.内阻R=0.1Ω．图中虚线O1O2为磁场右边界．它与线圈的ab边平行.等分bc边.即线圈有一半位于匀强磁场之中.而另一半位于磁场之外．磁感线方向垂直于线框平面向里.磁感应强度B=0.1T．线框以ab边为轴以角速度ω=100πrad/s匀速转动.t=0时刻位置如图所示.在图右边的坐标系上定性画出转动过程中线圈内感应电流随时间变化的图象． 解析: 当线圈从图示位置转过90°时.感应电动势和电流获得最大值:Em=BSω.Im=Em/R.代入数据得Im=2πA.线圈转动周期T=2π/ω=0.02s. 在线圈从图示位置起转动的一个周期中.最初T/6和最后T/6内由于穿过线圈的磁通量保持不变.因此在这两段时间内线圈中没有感应电流.而在中间2T/3时间内.感应电流按正弦规律变化.并且磁场的有界不影响感应电流的最大值和周期．所以只要将线圈在无界磁场中转动一周的正弦交流电图象截去前T/6和后T/6部分.便得所要求作的图象.如图所示． 反思: 本题考查电磁感应图象问题.涉及到感应电动势的计算.感应电流的计算.交变电流的有关规律等多方面知识.同时考查学生知识迁移能力和运用物理图象表达物理规律的能力．此类与图象有关的试题.是考查学生的基础知识和综合能力的良好载体． 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    （2003?北京）曾经流行过一种向自行车车头供电的小型交流发电机，如图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的中点、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2所示．当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线圈在磁极间转动．设线框由N=800匝导线组成，每匝线圈的面积S=20cm2，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感强度B=0.010T，自行车车轮的半径R1=35cm，小齿轮的半径R2=4.0cm，大齿轮的半径R3=10.0
    cm（如图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=3.2V？（假定摩擦小轮与自行车之间无相对滑动）

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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17-1-20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.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＝10.0cm（见图17-1-21）.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17-1-20　　　                             图17-1-21

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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）

     

     

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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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    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3-12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3-12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，磁极间的磁场可视为匀强磁场，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运动，问大齿轮的角速度为多大时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车轮之间无相对滑动）

    图3-12

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