考前回归5 推导自行车前行速度表达式-【奇点物理】冲刺2020高考物理考前回归

奇点物理《考前回归》 高考物理教研互助联盟 【解析】(1)由角速度=27,=N,可得角速度为2n (2)根据车轮的线速度U0=0R可知,要得到骑行速度还需要测量后车轮的半径R, 同时还要测量牙盘的半径n1及齿数m和飞轮的半径n2及齿数n; (3)其中牙盘线速度与飞轮线速度相同,比值为半径的反比,进而得到自行车速度υ0 【答案】(1)2nN;(2)牙盘的齿轮数m、飞轮的齿轮数n、自行车后轮的半径R(牙盘 的半径n、飞轮的半径n、自行车后轮的半径;(3)mRo或2mN(2或 例52】(2003全国卷)曾经流行过一种向自行车车头供电的小型交流发电机,图1 为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极,abed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r=10cm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=40cm,大齿轮的半径R3=10.0cm(见图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U3.2ⅴ?(假定摩擦小轮与自行 车之间无相对滑动) 摩擦小轮 摩擦小轮 小发电机 车轮 大齿轮 小齿轮 链条 图1 图2 奇点物理《考前回归》 高考物理教研互助联盟 【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n= NASO 式中ω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=2an 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R101=RoOo 小齿轮转动的角速度与自行车转动的角速度相同,也为o1。设大齿轮的角速度为o, 有R3O=ro1 由以上各式得o NBS R3R 代入数据得=3.2rad/s 8