- 恒定电流
- 共18115题
如图所示的电路中,电池的电动势E=5V,内电阻r=10Ω,固定电阻R=90Ω,R0是可变电阻.在R0由0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)电池的内电阻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R0=R+r时,即R0=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=
R上消耗的最大热功率为P=I2R=0.0252×100W=0.0625W
(2)当R0=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=
则内电阻r和电阻R0上消耗的热功率之和最小值为Pmin==0.01W
答:
(1)可变电阻上消耗热功率最大的条件是R0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.
生活中各式各样的电加热器越来越多,学校科技小组的同学参考一台三档位加热器的加热原理,制作了一个简易“小小电热宝”,电路图如图所示,R1、R2都是发热电阻,电源电压保持36V不变.
(1)当S1闭合,S2接a端时为中温档,电热宝功率为14.4W,求电阻R1的阻值是多少?
(2)当S1闭合,S2接b端时为高温档,电热宝功率为36W,求电路中总电流为多少?电
阻R2的阻值是多少?
(3)电热宝在低温档工作时,5min能产生多少焦的热量?
正确答案
解析
解:(1)中温档工作时,R2被短路,P1=14.4W,U=36V,
电阻R1的阻值R1==90Ω,
(2)高温档工作时,R1与R2并联,
电路的总电流I总==1A,
流过电阻R1的电流I1==0.4A,
流过电阻R2的电流I2=I总-I1=1A-0.4A=0.6A,
电阻R2的阻值R2==60Ω,
(3)当S1断开 S2接a端时为低温挡工作,
R1与R2串联,电路总电阻R=R1+R2=90Ω+60Ω=150Ω,
t=5min=300s产生的热量,Q=×300s=2.592×103J.
答:(1)当S1闭合,S2接a端时为中温档,电热宝功率为14.4W,电阻R1的阻值是90Ω;
(2)当S1闭合,S2接b端时为高温档,电热宝功率为36W,电路中总电流为1A,电阻R2的阻值是60Ω;
(3)电热宝在低温档工作时,5min能产生2.592×103J的热量.
如图所示,三个电阻R1、R2、R3的阻值相同、允许消耗的最大功率分别为12W、10W、4W,将三电阻接成图示电路时,此电路允许消耗的最大功率为( )
正确答案
解析
解:由题意知R1=R2=R3=R,P1=12W,P2=10W,P3=4W,
首先分析两个并联电阻R2、R3所允许的最大消耗功率.因为R2与R3并联,则两端电压相等,所以由公式P=知道,R2与R3所消耗的功率一样.已知告诉我们,R2与R3本身允许的最大功率分别是10W和4W,所以R2、R3在电路中允许最大功率只能都是4W,否者会超过R2的允许功率.
再分析R1在电路中允许的最大功率.把R2与R3看成一个并联电阻R′,则电路就是R1与R′串联,而串联电路所流过的电流一样,再由P=I2R知道,R1与R′所消耗功率之比为R1:R′.题目已经告诉我们,三个电阻R1,R2,R3的阻值相同,R2与R3的并联值R′=,所以=2,所以R1上消耗的功率是并联电阻R′上的两倍.如果R2、R3的功率都为4W,则R′的功率就是4W+4W=8W,则R1的功率是2×8W=16W,这样就大于12W,显然不可以.所以只能是R1功率为12W,则R′是R1的功率一半就是6W,而R2与R3的消耗功率一样,所以R2与R3的消耗功率均是R′的一半,为3W.
最后计算,R1功率为12W,则R2为3W,R3为3W.所以总功率最大为12W+3W+3W=18W.
故选:B.
如图所示,定值电阻R1=3Ω,R2=1Ω,开关S闭合和断开电路中消耗的功率之比为5:4,不计灯泡电阻的变化,求:
(1)灯泡的电阻值RL
(2)开关闭合和断开R1消耗的功率之比.
正确答案
解析
解:(1)由P=UI得,开关s闭合和断开时回路中的电流之比为
由所以=
由U=IR得
开关s闭合和断开时回路中的电阻之比为
所以=
R开=R1+RL
联立解得
RL=1.5Ω
(2)开关闭合和断开R1消耗的功率之比
=(
)2=
答:(1)灯泡的电阻值RL为1.5Ω
(2)开关闭合和断开R1消耗的功率之比为.
理发用的电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝对空气加热,得到热风将头发吹干.设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2串联,接到直流电源上.电吹风机两端电压为U,电流为I,消耗的电功率为P,则有( )
正确答案
解析
解:电吹风机消耗的电功率P是总的功率,总功率的大小应该是用P=IU来计算,所以总功率P=IU,所以A错误,而C正确.
电吹风机中发热的功率要用I2R来计算,所以总的发热功率为I2(R1+R2),吹风机的总功率P=IU要大于发热部分的功率,所以B错误,D正确.
故选CD.
两个电源A、B分别对各自的负载电阻供电所描绘出的U-I图线,如图所示,下面的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、纵轴截距表示电动势,知A、B两个电池的电动势不同.故A错误.
B、图线斜率的绝对值表示内阻,知rA=15Ω,rB=10Ω.故B错误.
C、电池B的电动势大于电池A,内阻小于电池A,接相同负载时,电源B中的电流大,电源的输出功率P=I2R,知电源B的输出功率大.故C错误,D正确.
故选D.
用电动势ε=6V、内电阻r=4Ω的直流电源依次分别对下列四个电珠供电,最亮的电珠是( )
正确答案
解析
解:电珠的功率为:I2R==
,由数学知道可知:当
时,即R=r时电珠功率最大,电珠最亮.
A、电珠电阻为=3Ω;B、电珠电阻为
=4Ω;C、电珠电阻为
=9Ω;D、电珠电阻为
=12Ω;
B电珠的电阻等于电源内阻,所以B电珠最亮.
故选B
将规格为“110V、60W”“110V、40W”的A灯和B灯接到220V照明线路去,既要使两灯正常发光,又要使电路消耗的功率最小.在如图所示的4种电路中接法最合理的是…( )
正确答案
解析
解:由于额定电压都是110V,额定功率PA=100W、PB=40W,由P=可知RB>RA.A图中,把AB并联之后与电阻串连接入电路的话,当电阻的阻值与AB并联的总的电阻相等时,AB就可以正常发光,此时电阻消耗的功率为AB灯泡功率的和,所以电路消耗的总的功率的大小为2×(60+40)W=200W;
B、由于电路中的电压220V大于B灯的额定电压110V,B灯将被烧毁.故B错误.
C、由于RB>RA,把灯泡B与电阻并联的话,可以使并联部分的电阻减小,可能使A与并联部分的电阻相同,所以AB能同时正常发光,并且电路消耗的功率与A灯泡的功率相同,所以总功率的大小为2×60W=120W;
D、此电路通过分压器可使AB两灯的电压为110V,两灯能正常发光,由于变阻器也消耗电功率,变阻器在干路中的部分消耗的功率大于100W,电路的总功率大于200W.
由上可知,两灯能正常发光并且消耗的功率最小的为C,故C正确.
故选C
(2015秋•济宁期末)在如图所示的电路中,电源电动势E=10V,内阻r未知,R1是阻值为9Ω的定值电阻,R2是由某金属氧化物制成的导体棒,可视为非纯电阻,实验证明通过R2的电流I和它两端电压U遵循I=0.1U3的规律.闭合开关S后,理想电流表的示数为0.8A.求:
(1)R1、R2消耗的电功率P1、P2
(2)电源的内阻r.
正确答案
解析
解:(1)串联电路电流相等,通过R2的电流为0.8A;
由I2=0.1U23得:
R2两端的电压U2=2V.
串联电路电流相等,通过R1的电流为I1=0.8A,根据欧姆定律,两端的电压:
U1=I1R2=0.8×9=7.2V
电阻R1消耗的功率为:P1=I1U1=0.8×7.2W=5.76W
电阻R2消耗的功率为:P2=I2U2=0.8×2W=1.6W
(2)根据闭合电路的欧姆定律有:
E=U1+U2+Ir
解得:
r=
故内阻r为1Ω.
答:(1)R1消耗的电功率为5.76W,R2消耗的电功率为1.6W;
(2)电源的内电阻r为1Ω.
(2015秋•天津校级期末)如图所示,用直流电动机提升重物,重物的质量m=100g,电源供电电压为220V,不计各处摩擦.当电动机以v=0.404m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流为2A,则电动机的输出功率为______W,线圈的电阻=______Ω(g取10m/s2).
正确答案
404
9
解析
解:匀速提升,所以重物受力平衡,有:F=G
电动机输出功率为:P=Fv=mgV=100×10×0.404W=404W
电动机的热功率为:PQ=UI-P=220×2-404W=36W
由PQ=I2R得:R==
=9Ω
故答案为:404,9.
在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V.重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V.则这台电动机的内阻为______,正常运转时输出功率为______.
正确答案
4Ω
32W
解析
解:电动机的电阻R==
=4Ω;
电动机的总功率P=U1I1=24V×2A=48W;
克服自身电阻的功率PR=I12R=(2A)2×4Ω=16W;
电动机正常运转时的输出功率是P输出=P-PR=48W-16W=32W.
故答案为:4Ω;32W.
(2015秋•周口期末)如图所示的电路中,AB两端的电压U恒为14V,灯泡L标有“6V 12W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50Ω.若灯泡恰能正常发光,且电机能运转,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电动机两端的电压U1=U-UL=14-6V=8V,整个电路中的电流I=,所以电动机的输入功率P=U1I=8×2W=16W.故A错误,B正确.
C、电动机的热功率P热=I2RM=4×0.5W=2W,故C正确.
D、整个电路消耗的功率P总=UI=14×2W=28W.故D错误.
故选:BC.
把电压为U的稳压电源加在灯L1上,L1消耗的电功率为100W,若把L1和L2串联起来仍加U电压,灯泡L2消耗的电功率为9W,求L1这时消耗的电功率.
正确答案
解析
解:当灯L1接在电压为U的稳压电源上,消耗功率为100W,
则有:P1=100W=,
若把L1和L2串联起来仍加U电压,因串联电流相等,
因灯泡L2消耗的电功率为9W,即P2=I2R2;
因此P+9W=
;
而;
综上所知,解得:P=1W或81W;
答:L1这时消耗的电功率1W或81W.
如图所示,用直流电动机提升重物,重物匀速上升时,标有“8V 16W’的指示灯恰能正常发光,已知电源电动势E=12V,内阻r=0.5Ω,电动机M绕组的电阻Ro=0.5Ω,提升重物的质量为m=2kg,不计机械装置的摩擦,取g=10m/s2.求:
(1)通过电动机的电流;
(2)重物上升的最大速度.
正确答案
解析
解:(1)由闭合电路欧姆定律可知:
E=U+Ir
流过电动机的电流IM=I-I灯
I灯=
解得:IM=6A;
(2)由能量守恒,有:
UI=mgv+IM2R0
解得:v=1.5m/s;
答:(1)过电动机的电流为6A;
(2)重物上升的最大速度为1.5m/s.
如图所示的电路中,U=12V,滑动变阻器AB的总电阻为R=42Ω,现要使标有“6V 1.8W”的灯泡L正常发光,此时整个滑动变阻器上消耗的电功率多大?
正确答案
解析
解:设AP电阻为R,由于标着“6V 1.8W”的灯泡L正常发光,则可知BP电压为6V,电阻为:42-R;
又因为U=12V,则AP电电压为6V,则:
=
+
解得:R=12Ω
可知BP电阻为30Ω,滑动变阻器上消耗的功率为:
P=+
=4.2W
答:此时整个滑动变阻器上消耗的电功率为4.2W.
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