发布时间 : 星期日 文章2016版《优化方案》高考物理（浙江专用）二轮专题复习练习第一部分专题四电磁感应与电路第1讲课时演练知能更新完毕开始阅读1cffdfcc2379168884868762caaedd3383c4b5ad
12．(2015·台州市高三调考)图甲是一种手压式环保节能手电筒的结构示意图．使用时，迅速按压手柄，灯泡就能发光，这种不需要干电池的手电筒的工作原理是电磁感应．其转动装置和齿轮传动装置的简化原理图分别如图乙、丙所示．假设图乙中的转动装置由半径r1
－
＝4.0×102 m的金属内圈和半径r2＝0.1 m的金属外圈构成，内、外圈之间接有一根沿半径方向的金属条ab，灯泡通过电刷分别跟内、外线圈相连接(图乙中未画出)．整个转动装置固定在转动轴上，处于磁感应强度B＝10 T的匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面(纸面)向里．图丙齿轮传动装置中A齿轮固定在转动装置的转动轴上，B、C齿轮同心固定，C轮边
－
缘与手柄相啮合，A、B齿轮边缘相啮合．已知A、B、C齿轮的半径分别为rA＝4.0×102 m、
－
rB＝0.16 m、rC＝4.0×102 m，灯泡电阻R＝6.0 Ω，其他电阻均忽略不计，手柄重力忽略不计．当转动装置以角速度ω＝1.0×102 rad/s相对于转轴中心O点逆时针转动时：
(1)求金属条ab上的电流大小和方向； (2)求手柄向下运动的速度大小；
(3)若整个装置将机械能转化为电能的效率为60%，则手按压手柄的作用力多大？ 解析：(1)金属条ab在磁场中切割磁感线时，使所构成的回路磁通量变化，由法拉第电磁感应定律可推导出：
112E＝Br22ω－Br1ω 22代入数据解得：E＝4.2 V E由欧姆定律I＝ R代入数据解得：I＝0.7 A
根据右手定则可知电流方向由a到b.
(2)根据齿轮A、B边缘的线速度大小相等，齿轮B、C的角速度大小相等，手柄的速度
大小等于齿轮C边缘的线速度大小，有v＝代入数据解得：v＝1.0 m/s
ωrArC
rB
(3)设手按压手柄做功的功率为P1，电路中的电功率为P2，根据题意，有P2＝60%×P1 其中P1＝Fv
P2＝I2R
代入数据解得：F＝4.9 N. 答案：见解析