- 恒定电流
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如图所示,已知电源电动势E=20V,内阻r=lΩ,当接入固定电阻R=3Ω时,电路中标有“3V,6W”的灯泡L 和内阻RD=1Ω的小型直流电动机D都恰能正常工作.
试求:
(1)电路中的电流大小;
(2)电动机的额定电压;
(3)电动机的输出功率.
正确答案
解析
解:(1)由题,“3V,6W”的灯泡L正常发光,则通过灯泡的电流等于额定电流,则电路中的电流大小为 I=
(2)直流电动机D能正常工作,其两端的电压等于额定电压,则有
U=E-I(R+r)-U灯=20V-2×(3+1)V-3V=9V
(3)电动机的输出功率:
答:(1)电路中的电流大小为2A;
(2)电动机的额定电压为9V;
(3)电动机的输出功率为14W.
某一直流电动机提升重物,重物的质量为50Kg,电源电动势为110V,不计电源的内阻,及各处的摩擦,当电动机以90m/S恒定的速度向上提升重物时,电路中的电流强度为5A,由此可知电动机线圈的电阻为______.(g=10m/s)
正确答案
4Ω
解析
解:根据能量守恒定律得:EI=mgv+I2r
解得,r==
Ω=4Ω
故答案为:4Ω
如图所示,直线A为电源的UI图线,直线B和C分别为电阻R1、R2的UI图线,用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时,电源的输出功率分别为P1、P2,电源的效率分别为η1、η2,则( )
正确答案
解析
解:由图线的交点读出,B接在电源上时,电压为4V,电流为2A,故电阻:R1==2Ω;
故电源的输出输出功率P1=UI=8W
C接在电源上时,电压为2V,电流为4A,故电阻:R2==0.5Ω;
故电源的输出输出功率P2=UI=8W
故P1=P2
电源的效率η==
=
,效率与路端电压成正比,B接在电源上时路端电压大,效率高,η1>η2.
故选:C.
如图所示,电池的电动势E=5V、内阻r=10Ω,固定电阻R=90Ω,R0是可变电阻,在R0由零增加到400Ω的过程中,求:
(1)可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率.
(2)电池的内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和.
正确答案
解析
解:(1)根据电源的内电阻和外电阻相等的时候,电源的输出功率最大可知,当把R0和电源看做一个整体时,即把电源的内阻看做R0+r;
当R=R0+r时,即R=100Ω时,电源的输出功率最大,即R上获得最大功率,此时电路中电流为:
I==
=0.025A
R上消耗的最大热功率为:
P=I2R=0.0252×100W=0.0625W
(2)当R=400Ω的时候,电路中电流最小,则电池的内电阻r和电阻R0上消耗的热功率之和最小,此时电路中电流为:
Imin==
=0.01A
则内电阻r和电阻R0上消耗的热功率之和最小值为:
Pmin=Imax2(R0+r)=0.012×100=0.01W
答:(1)可变电阻上消耗热功率最大的条件是R为100Ω,最大热功率是0.0625W;
(2)电池的内电阻r和电阻R0上消耗的热功率之和的最小值是0.01W.
有一直流电动机的内阻是4.4Ω,将电动机和一盏标有“110V、60W”的灯泡串联后接在电压为220V的电路两端,若灯正常发光,则( )
正确答案
解析
解:由于灯泡正常发光,所以电动机的电压为220-110=110V,
由于电动机和灯泡串联,它们的电流相等,所以I==
A,
所以电动机的输入功率为P=UI=110×=60W,所以A错误.
电动机的发热功率为P热=I2r=×4.4=1.3W,所以B错误.
电路消耗的总功率等于电动机的输入功率加上灯泡的功率,为60+60=120W,所以C错误.
电动机的输出功率等于总功率减去电动机的发热功率,等于60W-1.3W=58.7W,所以D正确.
故选:D.
如图所示,电源电动势E=12V,内阻r=3Ω,甲图中R0=1Ω,乙图中额定输出功率P0=2W的直流电动机绕阻R0′=1Ω.当调节滑动变阻器R1时,可使甲电路输出功率最大;调节R2时可使乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作.则( )
正确答案
解析
解:当电路的外电阻等于内阻时,电路的输出功率最大,所以甲图R1=r-R0=3Ω-1Ω=2Ω
对于乙图,输出的功率最大时,电动机的额定功率P0=2W,电路中电流为I,
所以P输出max=…①
又因为UR2=12V-3I-
所以I=…②
联立①②利用数学关系求得当R2=1.5Ω时,乙电路的输出功率最大为10W,故AC正确;
故选:AC.
把标有“220V 100W”的A灯泡和“220V 200W”的B灯泡串联后接入220V的电路中,如果导体电阻忽略不计,不考虑温度对电阻的影响,则有( )
正确答案
解析
解:A、根据R=得:A的电阻
,B的电阻
,则RA:RB=2:1,故A错误;
B、A、B两灯泡在串联电路中,电流相等,根据U=IR可知,电压之比等于电阻之比,则UA:UB=2:1,故B正确;
C、A、B两灯泡在串联电路中,电流相等,根据P=I2R可知,消耗的功率之比为PA:PB=RA:RB=2:1,故C正确;
D、产生的热量Q=Pt,时间相等,则QA:QB=PA:PB=2:1,故D错误.
故选:BC
如图所示,电阻R1=8Ω,电动机绕组电阻R0=2Ω.当开关S闭合,S1断开时,电阻R1消耗的电功率为2.88W;当开关S、S1都闭合时,电阻R1消耗的电功率是2W,若电源的电动势为6V.求开关S、S1都闭合时电动机输出的机械功率是多少?
正确答案
解析
解:当S1断开时,I2R1=P,代入数据得 I=0.6A
又E=IR1+Ir,代入数据得 r=2Ω
两开关都闭合,对R1:
由P2=I22R1,得:I2=0.5A
R1的电压:U=I2R1=4V
设干路中电流为I,则有:
I==1A
电动机的电流为:
IM=I-I2=0.5A
故电动机的机械功率为:
P=UIM-IM2R0=1.5W
答:开关闭合时,电动机输出的机械功率为1.5W.
如图甲所示电源的电动势为E,内阻为r,R为电阻箱,V为理想电压表.图乙为电源的输出功率P与电压表示数U的图象,其中功率P0对应两个不同的电压U1、U2.下列关系式正确的是( )
正确答案
解析
解:由闭合电路欧姆定律得:I=,输出功率为:P=UI=U
,故有
,整理得,E=U1+U2.
故选:B
如图是某一半导体器件的U-I图,将该器件与标有“9V,18W”的用电器串联后接入电动势为12V的电源两端,用电器恰能正常工作,此时电源的输出功率是______W;若将该器件与一个阻值为1.33Ω的电阻串联后接在此电源两端,则该器件消耗的电功率约为______W.
正确答案
20
15
解析
解:由题意知,用电器恰能正常工作,其电压和功率分别为U=9V,P=18W,则
电路中电流为I==2A
由图读出,当I=2A时,半导体器件的电压为U′=1V,
根据闭合电路欧姆定律得,电源的内阻为r=Ω=1Ω
则电源的输出功率为P′=(E-Ir)I=10×2W=20W
若将该器件与一个阻值为1.33Ω的电阻串联后,相当于电源内阻为r′=2.33Ω,
则该器件两端的电压U=E-2.33I,画出图象如图所示:
由图可知,此时该器件的电压为5V,电流为3A
功率P=UI=15W
故答案为:20;15
如图所示电路中,电源电动势为E,电源内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻是R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则在滑动触头从a端移到b端的过程中,下列描述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当滑动变阻器从a→b移动时R1作为并联电路总电阻先增大后减小,根据闭合电路欧姆定律可知:电流是先减小后增大,故A错误;
B、路端电压U=E-Ir,因为电流先减小后增大,所以路端电压先增大后减小,故B正确;
C、电源的总功率P=EI,电流I先减小后增大,则电源的总功率先减小后增大,故C错误.
D、由公式P=I2R,知固定电阻R2上消耗的功率是先减小后增大,故D错误;
故选:B
在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.3V,内阻为5Ω,L1、L2、L3为3个特殊材料组成的相同规格小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关S闭合后L2灯的电流强度为L1电流的0.8倍,则L1消耗的电功率为______W,L2、L3消耗的总电功率为______W.
正确答案
0.3
0.24
解析
解:当开关S闭合后L2灯的电流强度为L1电流的0.8倍,由于灯泡L2的电压为L1电流的0.5倍,结合图象得到灯泡L1的电压为1.5V,电流为0.2A;灯泡L2、L3的电压为0.75V,电流为0.16A;
则L1消耗的电功率为:PL1=1.5×0.2=0.3W;
L2、L3消耗的总电功率为:PL23=1.5×0.16=0.24W;
故答案为:0.3,0.24.
一个10Ω的电阻工作时,通过它的电流是50mA,求:
(1)此电阻的发热功率
(2)在1min内电流产生的热量.
正确答案
解析
解:(1)电阻的发热功率为P=I2R=0.052×10W=0.025W;
(2)产生热量为Q=Pt=0.025×60J=1.5J;
答:(1)此电阻的发热功率为0.025W
(2)在1min内电流产生的热量为1.5J
如图所示为一未知电路,现测得两个端点a,b之间的电阻为R,若在a、b之间加上电压U,测得通过电路的电流为I,则该未知电路的电功率一定是为( )
正确答案
解析
解:
A、当黑箱中是一个纯电阻元件时,电功率可以用P=I2R求,若是非纯电阻元件,则电功率P>I2R..故A错误.
B、当黑箱中是一个纯电阻元件时,电功率可以用P=求,若是非纯电阻元件,欧姆定律不成立,没有这个公式.故B错误.
C、无论是黑箱中是一个纯电阻元件,还是非纯电阻元件,都能用P=UI求电功率故C正确.
D、P=UI-I2R可以求其他的功率,不能用来求电功率.故D错误.
故选:C
如图所示,一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电上,电动势E=30V,内阻r=1Ω,用理想电压表测出电动机两端电压U=10V,已知电动机线圈电阻RM=1Ω,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、根据闭合电路欧姆定律,有:E=U+I(r+R)
解得:I=2A,所以A错误;B正确;
C、D、电动机的输出功率:P出=P-P热=UI-I2RM=10×2-22×1=16W,故C错误;D错误.
故选:B.
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