分析 (1)根據(jù)公式Em=NBSω求解電動勢最大值;由歐姆定律求出電流的最大值,從垂直中性面位置開始計時,i=Imcosωt;
(2)根據(jù)法拉第電磁感應定律列式求解電動勢的平均值,再根據(jù)歐姆定律求解平均電流,最后根據(jù)電流定義公式求解電量.
(3)由發(fā)電機輸出功率與輸出電壓求得升壓變壓器的原線圈的電流I1,由是I1,I2得升壓變壓器的匝數(shù)比;
求出升壓變壓器的匝數(shù)比后可求出降壓變壓器的原線圈的電壓,再與用戶電壓結合求出降壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比.
解答 解:(1)感應電動動勢的最大值${E}_{m}^{\;}=nBSω=nB{a}_{\;}^{2}ω$=100×0.5×0.4×0.4×50=400V
感應電流的最大值${I}_{m}^{\;}=\frac{{E}_{m}^{\;}}{R+r}=\frac{400}{9+1}A=40A$
感應電流的瞬時值表達式i=40cos50t(A)
(2)初狀態(tài)磁通量${Φ}_{1}^{\;}=0$
經(jīng)$\frac{π}{300}s$,線圈轉(zhuǎn)過的角度$θ=ωt=50×\frac{π}{300}=\frac{π}{6}$
末狀態(tài)磁通量${Φ}_{2}^{\;}=BSsin\frac{π}{6}$=$0.5×0.4×0.4×\frac{1}{2}=0.04Wb$
平均感應電動勢$\overline{E}=n\frac{△Φ}{△t}$
平均電流$\overline{I}=\frac{\overline{E}}{R+r}$
電量$q=\overline{I}•△t$
聯(lián)立得$q=n\frac{△Φ}{R+r}$=$100×\frac{0.04-0}{9+1}=0.4C$
(3)發(fā)電機輸出電流${I}_{1}^{\;}=\frac{P}{{U}_{1}^{\;}}=\frac{120×1{0}_{\;}^{3}}{400}=300A$
${P}_{損}^{\;}={I}_{2}^{2}r$
得${I}_{2}^{\;}=\sqrt{\frac{{P}_{損}^{\;}}{r}}=\sqrt{\frac{4000}{10}}=20A$
升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比$\frac{{n}_{1}^{\;}}{{n}_{2}^{\;}}=\frac{{I}_{2}^{\;}}{{I}_{1}^{\;}}=\frac{20}{300}=\frac{1}{15}$
升壓變壓器副線圈兩端的電壓${U}_{2}^{\;}=15{U}_{1}^{\;}=15×400=6000V$
輸電線上損失的電壓${U}_{損}^{\;}={I}_{2}^{\;}R=20×10=200V$
降壓變壓器原線圈兩端的電壓${U}_{3}^{\;}={U}_{2}^{\;}-{U}_{損}^{\;}=6000-200=5800V$
降壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比為$\frac{{n}_{3}^{\;}}{{n}_{4}^{\;}}=\frac{{U}_{3}^{\;}}{{U}_{4}^{\;}}=\frac{5800}{220}=\frac{290}{11}$
答:(1)若從圖示位置開始計時,感應電流的瞬時值表達式i=40cos50t(A);
(2)若從圖示位置開始計時,$\frac{π}{300}$s內(nèi)通過R的電荷量為0.4C;
(3)若該發(fā)電機為某村供電,輸出功率為120kW,輸出電壓為400V,輸電導線的總電阻為10Ω,輸電導線上損耗的電功率為4kW,該村的用電電壓是220V.升壓、降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比分別為1:15 和 290:11.
點評 本題關鍵知道正弦式交流電峰值的表達式Em=nBSω,同時要會計算平均值和瞬時值,不難.對于交變電流,求解熱量、電功和電功率用有效值,對于正弦式電流最大值是有效值的$\sqrt{2}$倍,求解電量用電流的平均值.
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 地心是橢圓軌道的一個焦點 | |
B. | 兩火箭一定會在赤道的上空相遇 | |
C. | 兩火箭最遠相距L=4($\frac{g{t}^{2}{R}^{2}}{{π}^{2}}$)${\;}^{\frac{1}{2}}$-2R | |
D. | 火箭距地面的最大高度h=2($\frac{g{t}^{2}{R}^{2}}{{π}^{2}}$)${\;}^{\frac{1}{3}}$-R |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | A球的機械能增加 | |
B. | 桿對A球始終不做功 | |
C. | B球重力勢能的減少量等于B球動能的增加量 | |
D. | A球和B球的總機械能守恒 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 空氣中小雨滴成球形是因為水的表面張力作用的結果 | |
B. | 分子間的作用力為零時,分子間的勢能一定為零 | |
C. | 自然界一切過程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的宏觀過程都能自然發(fā)生 | |
D. | 布朗運動并不是分子的運動,但間接證明了分子在永不停息的做無規(guī)則運動 | |
E. | 一定質(zhì)量的理想氣體,壓強不變,體積增大,分子平均動能增加 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 衣物受到重力、筒壁的彈力和摩擦力、向心力的作用 | |
B. | 筒壁的彈力隨筒的轉(zhuǎn)速增大而增大 | |
C. | 衣物隨筒壁做圓周運動的向心力是由于摩擦的作用 | |
D. | 筒壁對衣物的摩擦力隨轉(zhuǎn)速增大而增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | F1=$\frac{G}{sinα}$ | |
B. | F2=Gtanα | |
C. | 若緩慢減小懸繩的長度,F(xiàn)1與F2的合力變大 | |
D. | 若緩慢減小懸繩的長度,F(xiàn)1、F2都增大 |
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