（高中物理）物理精練（64）

1、物理精練64例題： 左圖所示是某種型號的電熱毯的電路圖，電熱毯接在交變電源上，通過裝置p使加在電熱絲上的電壓的波形如右圖所示。此時接在電熱絲兩端的交流電壓表的讀數(shù)為 解：從u-t圖象看出，每個周期的前半周期是正弦圖形，其有效值為220v；后半周期電壓為零。根據(jù)有效值的定義， ，得u=156v，選b。例題：交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為s，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為b，勻速轉(zhuǎn)動的角速度為，線圈內(nèi)電阻為r，外電路電阻為r。當(dāng)線圈由圖中實線位置勻速轉(zhuǎn)動90°到達虛線位置過程中，求：通過r的電荷量q為多少？r上產(chǎn)生電熱qr為多少？外力做的功w為多少？解：按照電流的定義i=q/t，計

2、算電荷量q應(yīng)該用電流的平均值：即，這里電流和電動勢都必須要用平均值，不能用有效值、最大值或瞬時值。求電熱應(yīng)該用有效值，先求總電熱q，再按照內(nèi)外電阻之比求r上產(chǎn)生的電熱qr。這里的電流必須要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬時值。根據(jù)能量守恒，外力做功的過程是機械能向電能轉(zhuǎn)化的過程，電流通過電阻，又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即放出電熱。因此w=q。一定要學(xué)會用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來分析功和能。例題：曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機，圖9為其結(jié)構(gòu)示意圖。圖中n、s是一對固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點、與ab邊平行，它的一端有一半徑r01.0cm的摩擦小輪，小輪

3、與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖2所示。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，因摩擦而帶動小輪轉(zhuǎn)動，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動。設(shè)線框由n800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積s20cm2，磁極間的磁場可視作勻強磁場，磁感強度b0.010t，自行車車輪的半徑r135 cm，小齒輪的半徑r24.0cm，大齒輪的半徑r310.0cm以見圖10?，F(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機輸出電壓的有效值u3.2v？假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動解析： 當(dāng)自行車車輪轉(zhuǎn)動時，通過摩擦小輪使發(fā)電機的線框在勻強磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動，線框中產(chǎn)生一正弦交流電動勢，其最大值 式中0為線框轉(zhuǎn)動的角速度，即摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度。 發(fā)

4、電機兩端電壓的有效值 設(shè)自行車車輪轉(zhuǎn)動的角速度為1，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，有 小齒輪轉(zhuǎn)動的角速度與自行車輪轉(zhuǎn)動的角速度相同，也為1。設(shè)大齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為，有 由以上各式解得 代人數(shù)據(jù)得例題：如下列圖，一理想變壓器的原、副線圈分別由雙線ab和cd匝數(shù)都為n1，ef和gh匝數(shù)都為n2組成，用i1和u1表示輸入電流和電壓，i2和u2表示輸出電流和電壓.在以下四種連接法中，符合的是ab與c連接，以a、d為輸入端；f與g連，以e、h為輸出端bb與c相連，以a、d為輸入端；e與g相連，f與h相連為輸出端ca與c相連，b與d相連為輸入端；f與g相連，以e、h為輸出端da與c相連，b與d相

5、連為輸入端；e與g相連，f、h相連為輸出端正確答案為a與d，根據(jù)變壓器原理，引導(dǎo)學(xué)生找原副線圈匝數(shù)。例題：如下列圖的理想變壓器供電線路中，假設(shè)將開關(guān)s閉合，電流表a1的示數(shù)將，電流表a2的示數(shù)將，電流表a3的示數(shù)將，電壓表v1的示數(shù)將，電壓表v2將。答案：v1、v1的示數(shù)均不變，a1變大，a2不變，a3變大。例題：在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測電網(wǎng)上的強電流，所用的器材叫電流互感器。如下所示的四個圖中，能正確反響其工作原理的是 解：電流互感器要把大電流變?yōu)樾‰娏鳎虼嗽€圈的匝數(shù)少，副線圈的匝數(shù)多。監(jiān)測每相的電流必須將原線圈串聯(lián)在火線中。選a。例題：某交流發(fā)電機輸出功率為5×10

6、5 ×103v，假設(shè)輸電線的總電阻r10，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓u380 v。(1)畫出輸電線路的示意圖標(biāo)明各局部的符號；(2)所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？使用的變壓器是理想變壓器。分析：輸電線路的示意圖如下：各局部關(guān)系式為：uu1n1n2i2i1n1n2u2u用n3n4i3i2n3n4u1u損u2pp損p用戶p損i22r解析：i1500 ap損5%p5%×5×105×104 wp損i22ri250 ai3a所以例題：理想變壓器初級線圈和兩個次級線圈的匝數(shù)分別為n1=1760匝、n2=288匝、n3=8

7、000匝，電源電壓為u1=220v。n2上連接的燈泡的實際功率為36w，測得初級線圈的電流為i1=0.3a，求通過n3的負載r的電流i3。解：由于兩個次級線圈都在工作，所以不能用i1/n，而應(yīng)該用p1=p2+p3和un。由un可求得u2=36v，u3=1000v；由u1i1=u2i2+u3i3和i2=1a可得i3。例題： 學(xué)校有一臺應(yīng)急備用發(fā)電機，內(nèi)阻為r=1，升壓變壓器匝數(shù)比為14，降壓變壓器的匝數(shù)比為41，輸電線的總電阻為r=4，全校22個教室，每個教室用“220v，40w的燈6盞，要求所有燈都正常發(fā)光，那么：發(fā)電機的輸出功率多大？發(fā)電機的電動勢多大？輸電線上損耗的電功率多大？解：所有燈都

8、正常工作的總功率為22×6×40=5280w，用電器總電流為a，輸電線上的電流a，降壓變壓器上：u2=4u2/=880v，輸電線上的電壓損失為：ur=irr=24v ，因此升壓變壓器的輸出電壓為u1/=ur+u2=904v，輸入電壓為u1=u1/4=226v，輸入電流為i1=4i1/=24a，所以發(fā)電機輸出功率為p出=u1i1=5424w 發(fā)電機的電動勢e=u1+i1r=250v 輸電線上損耗的電功率pr=ir2r=144w例題： 在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失。有一個坑口電站，輸送的電功率為p=500kw，當(dāng)使用u=5kv的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差4800度。求：這時的輸電效率和輸電線的總電阻r。假設(shè)想使輸電效率提高到98%，又不改變輸電線，那么電站應(yīng)使用多高的電壓向外輸電？解；由于輸送功率為p=500kw，一晝夜輸送電能e=pt=1度，終點得到的電能e/=7200度，因此效率=60%。輸電線上