高中物理电学实验计算题

(10分)如图所示的电路中，，，未知，当开关S接a时，上消耗的电功率为4.5W，当开关S接b时，电压表示数为3.6V，当开关S接c时，电流表示数为1.5A，试求：

（1）电源的电动势和内电阻；
（2）的阻值．

如果人或牲畜站在距离电线落地点8～10 m以内或雷雨天的大树附近就可能发生触电事故，这种触电叫作跨步电压触电．人受到较高的跨步电压作用时，双脚会抽筋而使身体倒地．经验证明，人倒地后电流在体内持续作用2s就会致命. 当人发觉跨步电压威胁时，应赶快把双脚并在一起，或尽快用一条腿跳着离开危险区．
跨步电压示意图如图所示，人受到跨步电压时，电流是沿着人的下身，从脚经腿、胯部又到脚与大地形成通路．若站在湿地上某人两脚间的距离为0.5 m，一只脚的电阻是300 Ω，躯干(不包括脚)内部电阻为1000 Ω，设每米湿地的电阻为100 Ω.

(1)若通过人体躯干的电流为0.1 A时，则跨步电压、通过人体和湿地的总电流各为多大？
(2)若人两脚之间的距离增大为1.0 m过程中通过人体和湿地的总电流不变，则跨步电压和人体的电功率各为多少？如果通过躯干的电流达到0.1 A至1.0 A时就能使心脏纤维性颤动而对人体产生伤害甚至导致死亡，那么以上两种情况对人体有危险吗？

(10分)如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0．4 m，两板间距离d＝4×10^－3 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v₀从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10^－5 kg，电量q＝＋1×10^－8 C．(g＝10 m/s²)问：

(1)微粒入射速度v₀为多少？
(2)闭合开关S，为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，所加的电压U应取什么范围？

一个量程为15Ｖ的电压表，串联一个R₁=3kΩ的电阻后，测量某电路两端的电压时，电压表示数为12V，若已知该电路两端的实际电压为15V，试求：
（1）该电压表的内阻R_V；
（2）将该电压表改装成量程为0 ~ 90V的电压表，应串联电阻的阻值R₂。

如图所示，电路中电源内阻不计，水平放置的平行金属板A、B间的距离为d，金属板长为L，在两金属板左端正中间位置M，有一个小液滴以初速度v₀水平向右射入两板间，已知小液滴的质量为m，带负电，电荷量为q。要使液滴从B板右侧边缘射出电场，电动势E是多大？重力加速度用g表示。

如图所示，两块相同的金属板正对着水平放置，板间距离为 d 。当两板间加电压 U 时，一个质量为m、电荷量为 + q的带电粒子，以水平速度 v₀ 从A点射入电场，经过一段时间后从B点射出电场，A、B间的水平距离为 L ，不计重力影响。求：

（1）带电粒子从A点运动到B点经历的时间；
（2）带电粒子经过B点时速度的大小；
（3）A、B间的电势差。

竖直放置的一对平行金属板的左极板上，用长为的轻质绝缘细线悬挂一个带电量为q质量为 m的小球，将平行金属板按如图所示的电路图连接．当滑动变阻器R在a位置时，绝缘线与左极板的夹角为θ₁=30°，当将滑片缓慢地移动到b位置时，夹角为θ₂=60°．两板间的距离大于，重力加速度为g．问：

（1）小球在上述两个平衡位置时，平行金属板上所带电荷量之比
（2）若保持变阻器滑片位置在a处不变，对小球再施加一个拉力，使绝缘线与竖直方向的夹角从θ₁=30°缓慢地增大到θ₂=60°，则此过程中拉力做的功W=？

如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d="40" cm。电源电动势E=24V，内电阻r ="1" Ω，电阻R="15" Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v₀="4" m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10^-2 C，质量为m=2×10^-2 kg，不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率是多大？（取g="10" m/s²）

如图甲所示，有一粒子源发射具有沿轴线ABO方向，速度大小不同的粒子，粒子质量均为m，带电荷量均为q（q>0）。A.B是两个阀门，阀门后是一对平行极板，两极板间距为2d，上极板接地，下极板的电势随时间变化关系如图乙所示。O处是一与轴线垂直的接收屏，以O为原点，垂直于轴线ABO向上为y坐标轴正方向。不同速度的粒子打在接收屏上对应不同的坐标，其余尺寸见图。已知关系式。某时刻A开启，t/2后关闭，又经过t/2后B开启，再过t/2后B也关闭，以B开启的时刻作为图乙中计时零点。（不计粒子重力和粒子间的相互作用力）

（1）求能穿过A和B的粒子的最大速度和最小速度；
（2）上述两类粒子打在接收屏上的y坐标。

如图所示，AB两端接直流稳压电源，U_AB＝100 V，R₀＝40 Ω，滑动变阻器总电阻R＝20 Ω，

(1)当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压为多少？通过电阻R₀的电流为多少？
(2)移动滑片时，C、D两端电压最大值和最小值分别为多少？

如图所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10^－10 F，两极板间距离d＝1.2×10^－3m，取g＝10 m/s²，求：

(1)该电容器所带电量．
(2)若板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10^－3 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电量为多少？带何种电荷？

一小型水电站，其交流发电机的输出功率为1 000 kW，输出电压为1 000 V，在输电过程中，要求输电线能量损耗不大于4%，已知输电线电阻为16 Ω，用户降压变压器的输出电压为240 V，求输电线路中升压变压器与降压变压器的变压比各多大？

交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m²，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝T．如果用此发电机带动两个标有“220 V，11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示．求：

（1）发电机的输出电压为多少？
（2）变压器原、副线圈的匝数比为多少？
（3）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？

水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一。某河流水流量为40m³/s，现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000kW的发电机发电，采用高压输电，高压输电线的总电阻为5Ω，损耗总功率的5%。求：
（1）设发电机输出电压为500V，则所用理想升压变压器原副线圈匝数比应是多大；
（2）若所用发电机总效率为50%，则拦河坝要建多高。（水的密度ρ=1.0×10³kg/m³，重力加速度g取10m/s²）

如下图甲所示，理想变压器原线圈通有正弦式交变电流，副线圈接有3个电阻和一个电容器。已知R₁=R₃=20Ω，R₂=40Ω，原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈的输入功率为P=35W，已知通过R₁的正弦交流电如下图乙所示。求：

（1）原线圈输入电压；
（2）电阻R₂的电功率；
（3）电容器C流过的电流。