高中物理电学实验计算题

曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图1结构图中，N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线框，转轴过bc边并与ab边平行，它的一端有一半径r₀=1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘接触，如图2所示。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线框在磁极间转动线框由N=800匝导线圈组成，每匝线圈的面积S=20cm²，磁极间磁场可视匀磁场，磁感强度B=0.010T，自行车车轮的半径R₁=35.0cm，小齿轮的半径R₂=4.0cm齿轮的半径R₃=10.0cm（见图2）。现从静止开始大齿轮加速转动，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U=3.2V。（假定摩擦小轮与自行车车轮之间无相对滑动）

某发电机输出功率是100kw，输出电压的瞬时值表达式为，从发电机到用户间的输电线总电阻为8Ω，要使输电线上的功率损失为5%，需用变压器进行升压。求：
（1）发电机输出电压U₁
（2）远距离的输电线路上的电流强度I_线
（3）升压变压器原、副线圈匝数比n₁:n₂

发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户,如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器.
（1）画出上述输电全过程的线路图.
（2）若发电机的输出功率是 100 kW,输出电压是250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为 1∶25,求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流.
（3）若输电导线中的电功率损失为输入功率的 4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压.
（4）计算降压变压器的输出功率.

有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电，已知发电机的输出功率是20kW，端电压为400V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n₁﹕n₂=1﹕5，两变压器之间输电导线的总电阻R=l.0Ω，降压变压器输出电压U₄＝220V，求：
（1）升压变压器的输出电压；
（2）输送电能的效率多大；
（3）降压变压器的原、副线圈的匝数比n₃﹕n₄；

用30cm的细线将质量为4×10^-3㎏的带电小球P悬挂在Ｏ点下，当空中有方向为水平向右，大小为1×10⁴N/C的匀强电场时，小球偏离竖直方向37°后处于静止状态。
（1）分析小球的带电性质
（2）求小球的带电量
（3）求细线的拉力

如图所示的电路中，电容器电容C=1μF，线圈的自感系数L=0.1mH，先将电键S拨至a，这时电容器内有一带电液滴恰保持静止．然后将电键S拨至b，经过t=3.14×10^－5s，油滴的加速度是多少？当油滴的加速度a^/为何值时，LC回路中的振荡电流有最大值？（g=10m/s²，研究过程中油滴不与极板接触）

所示，“目”字形轨道的每一短边的长度都等于，只有四根平行的短边有电阻，阻值都是r，不计其它各边电阻。使导轨平面与水平面成夹角固定放置，如图乙所示。一根质量为m的条形磁铁，其横截面是边长为的正方形，磁铁与导轨间的动摩擦因数为，磁铁与导轨间绝缘。假定导轨区域内的磁场全部集中在磁铁的端面，并可视为匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直导轨平面。开始时磁铁端面恰好与正方形3重合，现使其以某一初速度下滑，磁铁恰能匀速滑过正方形2，直至磁铁端面恰好与正方形l重合。已知重力加速度为g。求：
（1）上述过程中磁铁运动经历的时间；
（2）上述过程中所有电阻消耗的电能。

)如图所示，电容为C、带电量为Q、极板间距为d的电容器固定在绝缘底座上，两板竖直放置，总质量为M，整个装置静止在光滑水平面上。在电容器右板上有一小孔，一质量为m、带电量为+q的弹丸以速度v₀从小孔水平射入电容器中（不计弹丸重力，设电容器周围电场强度为零），弹丸未与左板相碰，最远可到达距右板为x的P点，求：

（1）弹丸在电容器中受到的电场力的大小；
（2）x的值；
（3）当弹丸到达P点时，电容器已移动的距离s。

把一电荷量为＋q、质量为m的小球放在光滑水平面上，水平面上方有一方向向东的匀强电场，用手按住小球使其静止在P点，现在突然放开手，并设法使小球突然获得一水平向西的速度v，并且在小球开始运动的同时，对小球施加一水平向北、大小为F的恒力（图中未画出），当小球向西运动到最远处的速度大小也为v，求：
（1）电场强度的大小；
（2）小球向西运动的最大距离。

S为一离子源，它能机会均等地向ＭＮ右方空间各方向持续地大量发射相同的正离子。.离子质量为m=1×10^-15kg，电量为q=2×10^-8C ，速度为v₀=4×10⁵m/s。在S右侧有一半径为R=4×10^-2m的圆屏，OO′是过其圆心且垂直圆面的中心轴线。（不考虑离子的重力和离子之间的碰撞效应）：如果S与圆屏间有范围足够大的电场强度为E=5×10⁶V/m的匀强电场，方向垂直屏向右．S发射的所有离子，都能打到屏上。求S与屏的最大距离。

(9分)发电机输出功率40Kw，输出电压400V，用变压比（原、副线圈匝数比）为1∶5的变压器升压后向远处供电，输电线的总电阻为5Ω，到达用户后再用变压器降为220V，求：（1）输电线上损失的电功率是多少？（2）降压变压器的变压比是多少？

有条河流，流量Q=2m³/s，落差h=5m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240V，输电线总电阻R=30Ω，允许损失功率为输出功率的6%，用电线路所需电压为220v为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？在损失功率为输出功率的6%的情况下，能使多少盏“220V，100W”的电灯正常发光？(g=10m/s²)

如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损失，使用2kv高压输电，最后用户得到220V、9.5kW的电力，求：（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；（2）输电线路导线电阻；（3）用户降压变压器原、副线圈匝数比。

（选做题3）如图所示，已知电源电动势E=6V，内电阻r=1，电阻器的电阻R=11，电流表、电压表为理想电表，闭合电键S后，求：
（1）电流表的读数I。
（2）电压表的读数U。

（选做题1）如图所示，用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球的重力mg=0.1N,带电量q=+2.010⁸C,现加一方向竖直向上的匀强电场，使细线受到的拉力恰好等于零。
求：（1）电场力F；
（2）电场强度E。