- 闭合电路的欧姆定律
- 共246题
如图所示,间距l=0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内,在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ=37º的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.4T、方向竖直向上和B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻R=0.3Ω、质量m1=0.1kg、长为l 的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上,S杆的两端固定在b1、b2点,K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂,绳上穿有质量m2=0.05kg的小环。已知小环以a=6m/s2的加速度沿绳下滑,K杆保持静止,Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。不计导轨电阻和滑轮摩擦,绳不可伸长。取g=10 m/s2,sin37º=0.6,cos37º=0.8。求:
(1)小环所受摩擦力的大小;
(2)Q杆所受拉力的瞬时功率。
正确答案
见解析。
解析
(1)设小环受到摩擦力大小为f,则由牛顿第二定律得到
.....................................①
代入数据得到...............................②
说明:①式3分,②式1分
(2)设经过K杆的电流为I1,由K杆受力平衡得到
........................................③
设回路总电流为I,总电阻为R总,有
...........................................④
..................................⑤
设Q杆下滑速度大小为v,产生的感应电动势为E,有
.....................................⑥
..................................⑦
.................⑧
拉力的瞬时功率为P=Fv........⑨
联立以上方程得到P=2W......⑩
知识点
如图所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s2,问:
(1)通过cd棒的电流I是多少,方向如何?
(2)棒ab受到的力F多大?
(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?
正确答案
见解析。
解析
(1)棒cd受到的安培力 ①
棒cd在共点力作用下平衡,则 ②
由①②式代入数据解得 I=1A,方向由右手定则可知由d到c。
(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等 Fab=Fcd
对棒ab由共点力平衡有 ③
代入数据解得 F=0.2N④
(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量,由焦耳定律可知 ⑤
设ab棒匀速运动的速度大小为v,则产生的感应电动势 E=Blv ⑥
由闭合电路欧姆定律知 ⑦
由运动学公式知,在时间t内,棒ab沿导轨的位移 x=vt⑧
力F做的功 W=Fx⑨
综合上述各式,代入数据解得 W=0.4J
知识点
在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及(时C)发摇现,设计了一种报警装置,电路如图所示. M 是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻发生变化,导致S 两端电压U 增大, 装置发出警报,此时
正确答案
解析
S两端电压U增大,故传感器两端电压一定减小;
当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液,RM变小,假设RM减小趋近于零,即等效电源内阻趋近到最小值,R增大趋近无穷大即等效电源的内阻的阻值将趋近于最大值,从U-I图象显然看出,图线的斜率变化最大,即电流变化范围最大,导致“S”上电压变化最明显。
知识点
如图.在水平面(纸面)内有三报相同的均匀金属棒ab、ac和MN,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字型导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线.可能正确的是
正确答案
解析
设∠bac=2θ,MN的有效长度为L0,速度为v,导轨的有效长度为,金属棒MN运动时间t后,其电动势为
,回路电阻为
,电流
,大小恒定,与时间无关,故A对;B、C、D错。
知识点
为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系,将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上,副线圈连接相同的灯泡L1、L2,电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2,导线电阻不计,如图所示,当开关S闭合后( )
正确答案
解析
略
知识点
直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的( )
正确答案
解析
在滑动变阻器的滑片P向右移动时,外电路电阻R变大,总电流变小,总功率
=
变小,A正确;效率
随R变大而变大,B正确;内部损耗功率
,随电流减小而减小,C正确;输出功率
=
,当R=r时,
取最大值,当R<r时,
随R的增大而增大,当R>r时,
随R的增大而减小,因不确定R在什么范围,所以D不选。所以本题选ABC。
知识点
图示电路可用来测量电阻的阻值。期中E为电源,R为已知电阻,Rx为待测电阻,V可视为理想电压表,S0为单刀单掷开关,S1、S2为单刀双掷开关。
(1)当S0闭合时,若S1、S2均向左闭合,电压表读数为U1;若S1、S2均向左闭合,电压读数为U2。由此可求出Rx= 。
(2)若电源电动势E=1.5V,内阻可忽略;电压表量程为1V,R=100Ω。此电路可测量的Rx的最大值为 Ω。
正确答案
(1) ;
(2)200
解析
(1)当闭合时,若
、
均向左闭合时,电压表读数为
为
两端电压,有
;若
、
均向右闭合,电压表读数为
为电阻
两端电压,此时有
,联立解得
。
(2)由及
得
,其中
的最大值为1V,因此
。
知识点
如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直. 已知线圈的匝数N =100,边长ab =1. 0 m、bc =0. 5 m,电阻r =2 . 磁感应强度B 在0 ~1 s 内从零均匀变化到0. 2 T. 在1~5 s 内从0. 2 T 均匀变化到-0. 2 T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。
求:
(1)0. 5 s 时线圈内感应电动势的大小E 和感应电流的方向;
(2)在1~5s内通过线圈的电荷量q;
(3)在0~5s 内线圈产生的焦耳热Q.
正确答案
(1)E1=10V 方向为
(2)q=10C
(3) Q=100J
解析
(1)感应电动势 磁通量的变化
解得代入数据的E1=10V 感应电流的方向为
(2)同理可得,感应电流
,电量
,解得
代入数据得q=10C
(3)0~1s内的焦耳热,,且
,1~5s内的焦耳热
,由Q=Q1+Q2代入数据得Q=100J
知识点
如图19(a)所示,在垂直于匀强磁场B的平面内,半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动,圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接,电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图19(b)所示,期中ab段和bc段均为直线,且ab段过坐标原点。ω>0代表圆盘逆时针转动。已知:R=3.0Ω,B=1.0T,r=0.2m。忽略圆盘、电流表和导线的电阻
(1) 根据图19(b)写出ab、bc段对应I与ω的关系式
(2) 求出图19(b)中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc
(3) 分别求出ab、bc段流过P的电流Ip与其两端电压Up的关系式
正确答案
见解析
解析
(1)图像得出三点坐标o(0,0)b(15,0.1) c(45,0.4)由直线的两点式得I与ω关系式:
(2)圆盘切割产生的电动势为:
当 当
电源忽略内阻故Up=E 可得:
Ub=0.3v Uc=0.9v
(3)由并联电路知识有:
①
②
由①②得
知识点
用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻,R0是定值,是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表
的电流为零时,测得
,
,则Rx的阻值为
正确答案
解析
根据电阻定律有,当电表无读数时,有
,解得
,选项C正确
知识点
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