百师联盟·2024届高三一轮复习联考(四)4 全国卷物理试题

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15.（6分）夜间由于光线较暗，可在自行车上安装小发电机，示意图如图甲所示，小发电机的内部结构示意图如图乙所示。面积为S的矩形线圈通过圆柱体与半径为r的摩擦小轮焊接在一起，当摩擦小轮转动时可带动矩形线圈绕中心轴线一起转动。摩擦小轮与自行车车轮的边缘相接触，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动。线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，方向始终与矩形线圈轴线垂直。线圈的匝数为N，通过电刷为小灯泡提供电能。自行车前、后轮的半径均为R。自行车以一定的速度匀速行驶时，后轮绕轮轴转动的角速度为ω。自行车与地面、摩擦小轮与后轮之间没有相对滑动。求
（1）摩擦小轮的角速度ωo；
（2）小发电机产生电动势的有效值E。

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