高中物理三相电流的线电压、相电压综合题

如图10-1-13所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球，它系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线.从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V（金属丝和导线电阻不计）.图中虚线OC与AB相垂直，且OC=h，电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上.整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向θ，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.

（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试写出加速度a与θ角的关系及加速度a与电压表读数U′的对应关系.
（2）这个装置能测得的最大加速度是多少?

现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小。现将其中一个元件Ro进行测试，测得其电流与加在它两端的电压值，测试数据如下表所示。

U/V	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50	1.60
I/A	0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.81	3.20

(1)根据表中数据，判断元件R0可能是由上述哪类材料制成的，并简要说明理由。
(2)把元件R。接人如图4-16所示的电路中，闭合开关后，电流表读数为1．8A。已知电路中的电源电压为3V，此时定值电阻R的电阻为多大?

	图4-16

 

 

如图7-2-2所示的电路中，4个电阻的阻值均为R，E为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极．平行板电容器两极板间的距离为d．在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m，电量为q的带电小球．当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化．碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷．

如图所示，电阻，小灯泡上标有“3V，1．5W"，电源内阻，滑动变阻器的最大阻值为（大小未知），当触头滑动到最上端时；’安培表的读数为l A，小灯泡恰好正常发光，求：
（1）滑动变阻器的最大阻值
（2）当触头滑动到最下端时，求电源的总功率及输出功率。

如图所示，电阻，小灯泡上标有“3V，1．5W"，电源内阻，滑动变阻器的最大阻值为（大小未知），当触头滑动到最上端时；’安培表的读数为l A，小灯泡恰好正常发光，求：

滑动变阻器的最大阻值
当触头滑动到最下端时，求电源的总功率及输出功率。

环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下
求驱动电机的输入功率；
若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P_机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s²）；
设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。
已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。

我们都有过这样的实验：手电筒里的两节干电池用久了以后，灯泡发红光，这就是我们常说的“电池没电了”。有人为了“节约”，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。某同学为了检查此人的做法是否合理，设计了下面的实验：

（1）该同学设计了如图所示的电路来分别测量新旧电池的电动势和内阻，并将测量结果描绘成如图所示的图象。由图象可知：
新电池：电动势  V；内阻  ；旧电池：电动势  V；内阻  ；
（2）计算新旧电池各一节串联作电源使用时的效率。（手电筒的小灯泡上标有“3V，2W”）
（3）计算上小题中旧电池提供的电功率和它本身消耗的电功率分别是多少？

如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，m是一个金属球，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点引出一根导线，两线之间

接入一个电压表V（金属丝和导线电阻不计），图中虚
线OC与AB相垂直，且OC=h，电阻丝AB接在电压
为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使A
B沿着车前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直方向，               
从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
当列车向右做匀加速运动时，试写出加速度a与电压表读数U的对应关系，以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速度计。
为什么C点设置在电阻丝AB的中间？对电压表的选择应有什么特殊要求？                                         

某一电动机，当电压U₁=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I₁=2A。当电压为U₂=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I₂=1A。求这时电动机的机械功率是多大？

实验室中大量实验表明，通过某一金属氧化物制成的棒中的电流I遵循I＝kU³的规律（式中U表示棒两端的电势差，k=0.02A/V³），现将该棒与遵从欧姆定律的电阻器串联在一起后，接在一个内阻可忽略、电动势为6.0V的电源上。
（1）当电路中的电流为0.16A，则串联的电阻器阻值R₁为多少?
（2）当棒上消耗的电功率是电阻R₂上消耗电功率的2倍，则串联的电阻器阻值R₂为多少?

如图所示，为一种测定风作用力的仪器原理图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝面，O是悬挂点，RO是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好的接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中电流I₀，有风时金属丝将偏转一角度，角θ与风力大小有关，已知风力方向水平向左，OC=h，CD=L，球质量为m，电阻丝单位长度电阻为k，电源内阻和金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表示数为，此时风力大小为F，试写出：
（1）风力大小F与θ的关系式；
（2）风力大小F与电流表示数的关系式。

风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的功能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱，发电机等。如图所示．

风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。  
设空气密度为p，气流速度为v，风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能P_m;在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施。
已知风力发电机的输出电功率P与P_m成正比。某风力发电机的风速v₁9m/s时能够输出电功率P₁=540kW。我国某地区风速不低于v₂=6m/s的时间每年约为5000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时。

把晶体二极管D和电阻R串联起来，连接成如图(a)的电路，电源的电动势E＝5．0V，内阻不计，二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图(b)，但为简单起见，可近似地看作直线，直线与横轴的交点E_O＝1V (见（b）图中的虚线)，即二极管上所加电压U＜E_O时电流为零，U＞E_O时，I和U为线性关系，此二极管消耗的电功率超过4.0W时将被烧坏．试问：

电阻R最小要多大才不致烧坏二极管?
在保证不致烧坏二极管的条件下R值为多大时，输入给R的功率为最大?此功率最大值等于多少瓦?

已知如图，E =6V，r =4Ω，R₁=2Ω，R₂的变化范围是0~10Ω。求：①电源的最大输出功率；②R₁上消耗的最大功率；③R₂上消耗的最大功率。

环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量。当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下
（1）求驱动电机的输入功率；
（2）若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P_机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s²）；
（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。
已知太阳辐射的总功率，太阳到地球的距离，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。