Question

7．很多人喜欢到健身房骑车锻炼，某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示．自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动．已知磁感应强度B=0.5T，圆盘半径l=0.3m，圆盘电阻不计．导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值R=10Ω的小灯泡．后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压U=0.6V．
（1）与a连接的是电压表的正接线柱还是负接线柱？
（2）圆盘匀速转动10分钟，则此过程中产生了多少电能？
（3）自行车车轮边缘线速度是多少？

Answer 1

分析 （1）依据右手定则，即可判定感应电流方向，结合电源内部的电流方向由负极流向正极，即可求解；
（2）根据焦耳定律，即可求解；
（3）根据切割感应电动势的公式，及线速度与角速度公式v=rω，即可求解．

解答 解：（1）根据右手定则，轮子边缘点是等效电源的负极，则a点接电压表的负接线柱；
（2）根据焦耳定律     $Q=\frac{U^2}{R}t$
代入数据得     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）与a连接的是电压表的负接线柱；
（2）圆盘匀速转动10分钟，则此过程中产生了21.6J 电能；
（3）自行车车轮边缘线速度是8m/s．

点评 考查右手定则、焦耳定律，及切割感应电动势公式的应用，理解左手定则与右手定则的区别，注意电源内部的电流方向由负极流向正极．