有一种自行车,它有能向自行车车头灯泡供电的小型发电机,其原理示意图如图甲所示,图中 N,S 是一对固定的磁极,磁极间有一固定的绝缘轴上的矩形线圈,转轴的一端有一个与自行车后轮边缘结束的摩擦轮.如图乙所示,当车轮转动时,因摩擦而带动摩擦轮转动,从而使线圈在磁场中转动而产生电流给车头灯泡供电.关于此装置,下列说法正确的是( )
A . 自行车匀速行驶时线圈中产生的是直流电
B . 小灯泡亮度与自行车的行驶速度无关
C . 知道摩擦轮与后轮的半径,就可以知道后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数
D . 线圈匝数越多,穿过线圈的磁通量的变化率越大
C
【解析】
自行车匀速行驶时,线圈中在磁场中旋转产生感应电动势,如果从中性面开始计时,则 e=E m sinωt ,所以产生的是交流电,故 A 错误;小灯泡亮度决定于电功率,电功率 P=EI ,而 ,所以灯泡亮度与自行车的行驶速度有关,故 B 错误;如果摩擦轮半径为 r ,后轮的半径为 R, 则 , 则后轮转一周的时间里摩擦轮转动的圈数为 N=R/r ,故 C 正确;磁通量的变化率为 ,与线圈匝数无关,故 D 错误。故选 C。
【点睛】
本题主要是考查交流电答产生和线速度、角速度答关系,解答本题要知道物体做匀速圆周运动过程中,同缘且不打滑则它们边缘的线速度大小相等;而共轴则它们的角速度相同。
圆周运动的定义:
做圆周运动的物体,在任意相同的时间内通过的弧长都相等。在任意相同的时间内物体与圆心的连线转过的角度都相等。
匀速圆周运动的特性:
(1)运动特点:线速度的大小不变,方向时刻改变。
(2)受力特点:合外力全部提供向心力。
(3)运动性质:有雨加速度的方向时刻变化,所以匀速圆周运动是非匀变速运动。
物体做匀速圆周运动的条件:
合外力大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心。
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