- 恒定电流
- 共18115题
如图所示,电源电动势E=9V,内阻r=1Ω,小电动机M的线圈电阻为r0=0.5Ω,电阻R0=3Ω,电压表的示数为U0=3V.求:
(1)此时电动机的输入功率;
(2)此时电动机的输出功率.
正确答案
解析
解:(1)以电阻R0为研究对象,根据欧姆定律得到电路中电流为:
I=
电动机两端的电压:
U=E-U0-Ir=9-3-1×1=5V
电动机输入的电功率为:
P电=UI=5×1=5W
(2)电动机内部发热为P热=I2RM,
根据能量转化和守恒定律,电动机的输出功率:
P机=P电-P热=UI-I2RM=5×1-12×0.5=4.5W
答:(1)此时电动机的输入功率为5W;
(2)此时电动机的输出功率为4.5W.
两个小灯泡的标识分别是L1“6V 6W”,L2“6V 9W”,把它们分别接在同一直流电源上(电源内阻不可忽略),L1消耗的功率恰好为6W,则L2消耗的功率为( )
正确答案
解析
解:L1的电阻为R1==
=6Ω,L2的电阻为R2=
=
=4Ω
因L1消耗的功率恰好为6W,当接灯L2时外电阻减小,路端电压减小,则L2的电压小于6V,其功率一定小于9W.
故选:A
如图所示,电源电动势E=6V,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R=2Ω时,电压表读数为U=4V,求:
(1)电源的内阻r.
(2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?
正确答案
解析
解:(1)由全电路欧姆定律:E=U+Ir 得
(2)当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,即当R=r=1Ω时P有最大值为:=9W
答:(1)电源的内阻r为1Ω(2)当电阻箱R读数为1Ω时,电源的输出功率最大最大值Pm为9W
某同学设计了如图(a)所示电路研究电源输出功率变化情况.电源E电动势、内电阻恒定,R1为滑动变阻器,R2、R3为定值电阻,A、V为理想电表.
(1)若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小,则R1和R2必须满足的关系是______.
(2)若R1=6Ω,R2=12Ω,电源内电阻r=6Ω,当滑动片P由a滑至b时,电源E的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图(b)所示,则R3的阻值应该选择______.
A.2Ω B.4Ω
C.6Ω D.8Ω
正确答案
解析
解:(1)A示数I=,欲使滑动片P由a滑至b时A示数一直变小,须使R并一直变大,因为两电阻之和一定时,当二者相等时并联电阻最大,所以要求R1≤R2.
(2)从图b知,当R外=6Ω时,电源E的输出功率P最大,即电源内阻为6Ω,而R1和R2部分的电阻变化范围是0~4Ω,因此R3的阻值必须大于2Ω小于6Ω.所以A、C、D错误,只能选B.
故答案为:(1)R1≤R2;(2)B.
电阻R1、R2、R3的伏安特性曲线如图所示,若将它们串联后接入电路,则它们的电压之比U1:U2:U3=______.若将它们并联后接入电路,则它们消耗的电功率之比P1:P2:P3=______.
正确答案
1:2:4
4:2:1
解析
解:根据电阻的定义式:R=,故:
R1:R2:R3==
=1:2:4;
若串联接入电路,流过它们的电流相等,根据U=IR,它们的电压之比:
U1:U2:U3=R1:R2:R3=1:2:4;
若将它们并联后接入电路,电压相等,根据P=UI,消耗的电功率之比:
P1:P2:P3=I1:I2:I1=4:2:1;
故答案为:1:2:4,4:2:1.
如图甲所示电路中,R1=R2=R3=100Ω,S断开时,伏特表示数为16V,S闭合时,伏特表示数为10V,若伏特表可视为理想的,求:
(1)电源电动势E和内阻r各为多大?
(2)闭合S前后R1消耗的功率P1和P1’分别多大?
(3)若将原电路改为图乙所示电路,其他条件不变,则S断开和闭合时电压表的示数分别为多大?
正确答案
解析
解:(1)在图甲中,当断开S时,R3中电流可视为零(因理想伏特表内阻可视为无限大),R3两端电压也可视为零,
故伏特表指示的是电源的路端电压.又此时外电路是Rl,R2串联,所以,电路中总电流:
I==
=0.08A
由闭合电路欧姆定律得:
E=U+Ir=16+0.08r ①
当闭合S时,伏特表指示的是R2两端电压,外电路结构是:R1与R3并联,再跟R2串联,此时电路中总电流:
I′==
=0.1A
外电路总电阻为:
R=+R2=150Ω
E=I′(R+r)=I′(150+r)②
由①②得:
E=20V,r=50Ω
(2)闭合S前后,R1消耗的功率分别为:
P1=I2R1=0.082×100=0.64W
P′1=()2R1=(
)2×100=0.25W
(3)S断开:电压表测的是R1两端电压:U=0.08×100=8V
S闭合:电压表测的是R1、R2 并联后的电压:U=0.1×50=5V
答:(1)电源电动势和内阻各为20V,50Ω;
(2)闭合s前后R1消耗的功率分别为0.64W,0.25W;
(3)若将原电路改为图乙所示电路,其他条件不变,则S断开和闭合时电压表的示数分别为8V、5V.
某同学利用图1所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率.
(1)所得实验数据如下表,请在图2中画出U-I的图象.
(2)根据所画的U-I图象,可求得电流I=0.20A时电源的输出功率约为______ W(保留两位有效数字).
(3)(多选题)实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计.在图3所示的电路中(Rx阻值未知),你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是______
正确答案
解析
解:(1)根据表中实验数据在坐标系中描点,
然后作出图象,U-I图象如图所示;
(2)由图象可知,电流I=0.20A时,电源输出电压为1.84V,
电源的输出功率为P=UI=1.84×0.20W≈0.37W.
(3)A、当滑动变阻器滑动片滑动到最右端,
电源短路,存在安全隐患,故A错误;
B、滑动变阻器采用分压接法,既能保护电路,
又能测测出电源的输出功率,故B正确;
C、滑动变阻器采用限流接法,既能保护电路,又能测测出电源的输出功率,故C正确;
D、电压表测滑动变阻器两端电压,并不能测出电路的路端电压,
该电路能保证电路安全,但不能测出电源的输出功率,故D错误;
故答案为:(1)图象如图所示;(2)0.37;(3)BC.
关于电功和电热的计算,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、纯电阻电路,根据能量守恒电功和电热电相等,电功可用公式W=UIt计算,也可用公式W=I2Rt计算,故A正确
B、同理可知B错误
C、非纯电阻电路,电功用公式W=UIt计算,故C错误
D、非纯电阻电路,电热用公式W=I2Rt计算.故D错误
故选A
电源的输出功率P跟外电路的电阻R有关,
如图是研究它们的关系的实验电路.为了便于进行实验和保护蓄电池,给蓄电池串联了一个定值电阻RO,把它们一起看作电源(图中虚线框内部分).电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻RO之和,用r表示.电源的电动势用E表示.不考虑电表对电路的影响.
①在实物图中按电路图画出连线,组成实验电路;
②下表中给出了6组电压表和电流表的读数数据,并进行了四组运算,请将另两组数据填上;
③根据这些数据,在方格纸中画出P-R关系图线.根据图线可知,电源输出功率的最大值是______W,此时对应的外电阻是______Ω.
正确答案
解析
解:①根据实验电路图连接实物电路图,实物电路图如图1所示.
②根据表中实验数据,求出电阻与电功率值如下表所示.
③应用描点法作图,P-R图象如图2所示;由P-R图象可知,电源最大输出功率为0.80W,此时外电阻为5Ω;
故答案为:①如图1所示;②如上表所示;③如图2所示;0.80;5.
如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电动机内阻为R1,当开关闭合时,电动机正常工作时,滑动变阻器接入电路中的电阻为R2,电动机两端的电压为U,通过电动机的电流为I,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、只有纯电阻电路才能适用于欧姆定律求解,电动机为非纯电电路,不能用欧姆定律,故A错误;
B、电动机的发热功率为P热=I2R1,故B正确;
C、电动机输出的机械功率等于总功率减去发热功率,即P出=UI-I2R1,故C正确,D错误;
故选:BC.
(2015春•湘潭校级期中)两个白炽灯,分别为“220V、40W”和“110V、60W”,则两灯的电阻比是______,把它们并联到110V的电路中,它们的功率之比是______.
正确答案
6
1:6
解析
解:根据P=可知,电阻分别R1=
=1210Ω;
R2==
=
电阻之比为:=
=6;
两电阻并联时,电压相等,则由P=可知
功率之比等于电阻的反比,故功率之比为:=
=
故答案为:6;1:6.
如图所示的电路中,电源电动势E=10V,电阻R1=2.5Ω,R2=3Ω,当电阻箱Rx调到3Ω时,电流表的示数为2A.(电表理想处理)求:
(1)电源的内电阻;
(2)调节电阻箱,使电流表的示数为1.6A时,电阻R2消耗的电功率.
正确答案
解析
解:(1)R2和Rx并联电阻阻值为R==1.5Ω,电路外电阻电阻为R=R并+R1=4Ω,
由闭合电路欧姆定律有E=I(R+r),
解得:r==
=1Ω,
(2)电流表示数为1.6A,电源内阻分压为U内=Ir=1.6V,R1电压为U1=IR1=4V,R2两端电压为U=E-U内-U1=4.4V,所以R2功率P2==
W=6.5W.
答:(1)电源的内电阻r=1Ω
(2)调节电阻箱,使电流表的示数为1.6A时,电阻R2消耗的电功率P2=6.5W
某电梯的额定功率为4.5×104W,其中10%的功率消耗在克服摩擦上,电梯自重为6.0×103N,假设每位乘客平均体重为7×102N,电梯以3m/s的速度匀速竖直上升.那么由此推算,此电梯的额定载客人数为( )
正确答案
解析
解:升降机的有用功率P有用=ηP(1-10%)×4.5×104W=4.05×104W;
∵P==
=Fv,F=G,
∴升降机与乘客的总重力G总==
=1.35×104N,
乘客的重力G乘客=G总-G升降机=1.35×104N-6×103N=7.5×103N,
乘客的人数n=≈10名.
故选:C.
如图为理想变压器原线圈所接电源电压波形,原副线圈匝数之比n1:n2=10:1,串联在原线圈电路中电流表的示数为1A,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由图知输入电压的最大值为220V,有效值为:U=
=220V;根据电压与匝数成正比知变压器输出端所接电压表的示数为22V,故A错误;
B、变压器的输入电压为220V,串联在原线圈电路中电流表的示数为1A,故变压器的输入功率为:
P=UI=220×1=220W,理想变压器的输出功率等于输入功率,也为220W;故B正确;
C、变压器输入电压的周期为0.02s,故频率为50Hz;变压器不改变电流频率,故输出的交流电的频率为50HZ,故C正确;
D、交流电的频率为50HZ,每个周期电流方向改变2次,故每秒改变100次,故D正确;
故选:BCD.
(2014春•邵阳校级月考)利用电动机通过如图所示的电路提升重物,已知电源电动势E=6V,电源内阻r=1Ω,电阻R=3Ω,重物质量m=0.10kg,当将重物固定时,理想电压表的示数为5V,当重物不固定,且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时,电压表的示数为5.5V,(不计摩擦,g取10m/s2).求:
(1)串联入电路的电动机内阻为多大?
(2)重物匀速上升时的速度大小.
(3)匀速提升重物3m需要消耗电源多少能量?
正确答案
解析
解:(1)由题,电源电动势E=6V,电源内阻r=1Ω,当将重物固定时,电压表的示数为5V,则根据闭合电路欧姆定律得
电路中电流为I==1A
电动机的电阻RM=Ω=2Ω
(2)当重物匀速上升时,电压表的示数为U=5.5V,电路中电流为I′==0.5A
电动机两端的电压为UM=E-I′(R+r)=6-0.5×(3+1)V=4V
故电动机的输入功率P=UMI′=4×0.5=2W
根据能量转化和守恒定律得
UMI′=mgv+I′2R
代入解得,v=1.5m/s
(3)匀速提升重物3m所需要的时间t=,
则消耗的电能W=EI′t=6×0.5×2=6J
答:(1)电动机的内阻为2Ω;
(2)重物匀速上升的速度大小为1.5m/s
(3)匀速提升重物3m需要消耗电源6J的能量.
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