如图甲所示,PQ、MN分别是电阻可以不计的金属导轨,导体AB电阻也不计且AB和PQ、MN接触良好,将它们放入均匀磁场中,当改变导轨间AB的长度l和导体AB的运动速度v时,记录了电压表的示数如下:
导体的长度L(m) | 0.1 | 0.2 | ||||
导体的运动速度v(m/s) | 1 | 2 | 4 | 1 | 2 | 4 |
电压表的示数U(V) | 1 | 2 | 4 | 2 | 4 | 8 |
(2)上述现象即电磁感应现象的一个重要应用就是制造发电机。下面是一种向自行车车灯供电的小发电机(如图乙),上端有一半径r0=1cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘接触。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而为发电机提供动力。自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=4cm,大齿轮的半径R3=10cm。求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比是 。(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
答案:
(1)U=10LV; 12V,
(2)2:175。
解析:
(1)根据表格中6次数据分析电压表的示数U与导体的长度L和导体的运动速度v乘积的比值,始终是定值且等于10,即U:(LV)=10,所以可得
U=10LV;
因为U=IR,当R=5Ω,I=2.4A时,
U=IR=2.4A×5Ω=12V;
(2)共轴转动,角速度相等,故小齿轮和车轮角速度相等;
靠摩擦传动以及靠链条传动,线速度大小相等,故大齿轮和小齿轮边缘点线速度相等,车轮与摩擦小轮边缘点线速度也相等;
设大齿轮的角速度为ω,则大齿轮的线速度为v大齿轮=R3ω,大齿轮和小齿轮靠链条传动,则线速度相等,所以小齿轮的线速度为v小齿轮=R3ω,所以小齿轮的角速度为ω小齿轮
因为小齿轮和车轮共轴转动,角速度相等,所以车轮的角速度为
根据v=rω,则车轮的线速度为
摩擦小轮的线速度与车轮的线速度相等,则摩擦小轮的角速度为
故:
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