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首页 高中物理知识 向心力 万有引力定律的其他应用 远距离输电的相关计算 试题正文
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    （1）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．某小河水流量为40m3/s，现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电．
    ①设发电机输出电压为500V，在输送途中允许的电阻为5Ω，许可损耗总功率的5%，则所用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%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？g取10m/s2．
    （2）探月飞船离开地球后关闭推进器，仅仅依靠惯性沿地球与月球的连心线飞往月球．在飞行途中飞船会经过一个特殊的点P，在这一点，飞船所受到的地球对它的引力与月球对它的引力正好抵消（不考虑其他星体对飞船的引力作用）．已知地球质量为6.0×1024kg，月球质量为7.4×1022kg，地球中心与月球中心之间的距离约为 r=3.8×108m．
    ①在探月飞船到达P点之前，飞船作什么运动？
    ②P点距离月球中心多远？
    本题信息：物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “（1）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．某小河水流量为40m3/s，现在欲在此...” 主要考查您对

向心力

万有引力定律的其他应用

远距离输电的相关计算

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向心力的定义：

在圆周运动中产生向心加速度的力。。


向心力的特性：

1、向心力
总是指向圆心，产生向心加速度，向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小，大小，方向总是指向圆心（与线速度方向垂直），方向时刻在变化，是一个变力。向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供。
2、轻绳模型
Ⅰ、轻绳模型的特点：
①轻绳的质量和重力不计；
②可以任意弯曲，伸长形变不计，只能产生和承受沿绳方向的拉力；
③轻绳拉力的变化不需要时间，具有突变性。

Ⅱ、轻绳模型在圆周运动中的应用
小球在绳的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动的临界问题：
①临界条件：小球通过最高点，绳子对小球刚好没有力的作用，由重力提供向心力：

②小球能通过最高点的条件：（当时，绳子对球产生拉力）
③不能通过最高点的条件：（实际上小球还没有到最高点时，就脱离了轨道）
3、轻杆模型：
Ⅰ、轻杆模型的特点：
①轻杆的质量和重力不计；
②任意方向的形变不计，只能产生和承受各方向的拉力和压力；
③轻杆拉力和压力的变化不需要时间，具有突变性。

Ⅱ、轻杆模型在圆周运动中的应用
轻杆的一端连着一个小球在竖直平面内做圆周运动，小球通过最高点时，轻杆对小球产生弹力的情况：
①小球能通过最高点的临界条件：（N为支持力）
②当时，有（N为支持力）
③当时，有（N=0）
④当时，有（N为拉力）


知识点拨：
向心力是从力的作用效果来命名的，因为它产生指向圆心的加速度，所以称它为向心力。它不是具有确定性质的某种类型的力。相反，任何性质的力都可以作为向心力。实际上它可是某种性质的一个力，或某个力的分力，还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。对一个物体进行受力分析的时候，是不需要画向心力的，向心力是效果力。


知识拓展：
对于向心力的理解，同学们可以切身的体会一下。两个同学手拉手，甲同学原地，乙同学绕着甲同学转，甲同学给乙同学的拉力就是向心力，当拉力大于向心力的时候，乙同学向心（甲同学）运动，当拉力小于向心力的时候，乙同学做离心运动。

万有引力定律的其他应用：

万有引力定律：（G=6.67×10-11 N·m2/kg2），万有引力定律在天文学中的应用：
1、计算天体的质量和密度；
2、人造地球卫星、地球同步卫星、近地卫星；
3、发现未知天体；
4、分析重力加速度g随离地面高度h的变化情况；
①物体的重力随地面高度h的变化情况：物体的重力近似地球对物体的吸引力，即近似等于，可见物体的重力随h的增大而减小，由G=mg得g随h的增大而减小。
②在地球表面（忽略地球自转影响）：（g为地球表面重力加速度，r为地球半径）。
③当物体位于地面以下时，所受重力也比地面要小，物体越接近地心，重力越小，物体在地心时，其重力为零。
5、双星问题：天文学上把两颗相距比较近，又与其他星体距离比较远的星体叫做双星。双星的间距是一定的，它们绕二者连线上的同一点分别做圆周运动，角速度相等。以下图为例


由以上各式解得：
6、黄金代换公式：GM=gR2。


远距离输电的相关计算：

远距离输电的示意图，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为n1、n1'、n2、n2'，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。

从图中应该看出
功率之间的关系是：P1=P1'，P2=P2'，P1'=Pr+P2
电压之间的关系是：
电流之间的关系是：
输电线上的功率损失和电压损失：

回路划分法处理远距离输电问题：

(1)画出远距离输电的电路图，并将已知量和待求量写在电路图的相应位置。
(2)以变压器为界将输电电路划分为三个独立的回路，每个回路都可以用欧姆定律、串并联电路的特点、电功和电功率的公式等计算。联系各个回路的桥梁是原、副线圈的电压与匝数的关系，电流与匝数的关系及输入功率与输出功率的关系等。
 
①回路1：由发电机和输电线路的升压变压器的原线圈1组成。这个回路又可称为发电机电路(或输入电路)。
 
②回路2：由输电线路的升压变压器的副线圈2和降压变压器的原线圈3组成。这个回路又可称为输送电路。

③回路3：由用户与降压变压器的副线圈4组成。这个回路又可称为输出电路。

④利用变压器的电压、电流关系找出两个变压器原副线圈中各物理量的关系即相邻回路间的联系：
a．升压变压器：
b．降压变压器：
⑤输电效率联系起三个回路


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