Question

7．很多人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學根據(jù)所學知識設計了一個發(fā)電測速裝置，如圖所示．自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中轉(zhuǎn)動時，可等效成一導體棒繞圓盤中心O轉(zhuǎn)動．已知磁感應強度B=0.5T，圓盤半徑l=0.3m，圓盤電阻不計．導線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導線兩端a、b間接一阻值R=10Ω的小燈泡．后輪勻速轉(zhuǎn)動時，用電壓表測得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接線柱？
（2）圓盤勻速轉(zhuǎn)動10分鐘，則此過程中產(chǎn)生了多少電能？
（3）自行車車輪邊緣線速度是多少？

Answer 1

分析 （1）依據(jù)右手定則，即可判定感應電流方向，結合電源內(nèi)部的電流方向由負極流向正極，即可求解；
（2）根據(jù)焦耳定律，即可求解；
（3）根據(jù)切割感應電動勢的公式，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，輪子邊緣點是等效電源的負極，則a點接電壓表的負接線柱；
（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接線柱；
（2）圓盤勻速轉(zhuǎn)動10分鐘，則此過程中產(chǎn)生了21.6J 電能；
（3）自行車車輪邊緣線速度是8m/s．

點評 考查右手定則、焦耳定律，及切割感應電動勢公式的應用，理解左手定則與右手定則的區(qū)別，注意電源內(nèi)部的電流方向由負極流向正極．