- 恒定电流
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如图所示电路中,电阻R1=3Ω,R2=3Ω,R3=6Ω,S扳至1时,电流表的示数为1.0A,S扳至2时,电流表示数为1.5A,求电源的电动势E和内阻r(电流表内阻不计,可分别画出两种情况下的等效电路图,分析电阻的串并联关系)
正确答案
E=6V,r=1
S扳到1时,R1和R3并联再和R2串联
R13=
由闭合电路欧姆定律列式:E=I1(R13+R2+r)
S扳到2时, R1和R2串联再和R3并联
R12=3+3=6
R外==3
由闭合电路欧姆定律列式:E=I2(R外+r)
代入数值解得E=6V,r=1
如图所示,当a、b两点间没有接电容器时,闭合开关S,灯L正常发光.现在a、b两点间接上一个电容量较大的电容器C,当闭合开关S时,观察到的现象是______________;闭合一段时间后,再把开关S断开,观察到的现象是______________.
正确答案
灯L慢慢变亮 继续亮一会儿逐渐熄灭
当a、b两点间接上电容器时,由于电容器分流,一路通过灯,另一路向电容器C充电,待电容器两端电压与灯两端电压相等时,电容器停止充电,灯恢复正常发光.开关S断开,即切断电源,电容器C与灯L组成回路,电容向灯放电,灯继续亮一会后逐渐熄灭.
图31中所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线,可见两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。参考这根曲线,回答下列问题(不计电流表和电池的内阻)。
(1)若把三个这样的电灯串联后,接到电动势为12V的电源上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。
(2)如图32所示,将两个这样的电灯并联后再与10Ω的定值电阻串联,接在电动势为8V的电源上,求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值。
正确答案
(1)0.4A 10Ω(2)0.6A 6.7Ω
(1)由于三个电灯完全相同中,所以每个电灯两端的电压UL=12/3V=4V。在图33中画出U=4V的直线,得到和曲线的交点坐标为(4V,0.4A),所以流过电灯的电流为0.4A,此时每个电灯的电阻值为。
(2)设此时电灯两端的电压为U,流过每个电灯的电流为I,根据闭合电路欧姆定律得:E=2IR0+U,代入数据得U=8-20I.
在图31上画出此直线,得到如图33所示的图象,可求得到直线和曲线的交点坐标为(2V,0.3A),即流过电灯的电流为0.3A,流过电流表的电流强度为0.6A,此时电灯的电阻为。
为10V,若导线完好,电路中各处接触良好。试问:
(1)发生的故障是短路还是断路?发生在何处?
(2)发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为多大?
(3)电源的电动势和内电阻为多大?
正确答案
(1)L断路(2)R′=(3)E="12.5V" r=5
(1)应是灯L断路
(2)R=
故障前:路端:U1="9V " 灯端U0=4V,I0==0.25A
UR="9-4=5V "
(3)
如图为实验室常用的两个量程的电流表原理图.当使用O、A两接线柱时,量程为0.6 A;当使用O、B两接线柱时,量程为3 A.已知电流计的内阻Rg=200 Ω,满偏电流Ig=100 mA.求分流电阻R1和R2的阻值.
正确答案
R1=8 Ω,R2=32 Ω
试题分析:并联分流电路的特点就是电压相同.在改装的电流表中,各量程达到满偏电流时,通过“表头”的电流仍为满偏电流.
接O、A时:IgRg=(I1-Ig)(R1+R2)
接O、B时:Ig(Rg+R2)=(I2-Ig)R1
联立以上两式,把Ig=0.1 A,Rg=200 Ω,I1=0.6 A,I2=3 A
代入并解之得R1=8 Ω,R2=32 Ω
即量程为0.6 A时,(R1+R2)为分流电阻;
量程为3 A时,R1为分流电阻,R2为分压电阻.
某同学设计了一种测定风力的装置,其原理如图20所示,迎风板与一轻弹簧的一端N相连接,穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的,其劲度系数k=1300N/m,自然长度为L0=0.5m,均匀金属杆用电阻率较大的合金制成,迎风板面积S=0.5m2,工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连,右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值R=1,电源的电动势E=12V,内阻r=0.5
。合上开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表示数为U1=3.0V;如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧,电压表的示数为
U2 =2.0V,求:
(1)金属杆单位长度的电阻;
(2)此时作用在迎风板上的风力。
正确答案
(1);(2)260N
设无风时金属杆接入电路的电阻为R1,有风时接入电路的电阻为R2,由题意得
(1)无风时,
解得:,所以金属杆单位长度的电阻为
(2) 有风时,
解得:,此时弹簧的长度为
弹簧的压缩量为
由于迎风板受风力和弹力而平衡,所以风力大小为
一只电流表的满偏电流为Ig="3" mA,内阻为Rg=100Ω,若改装成量程为I=30mA的电流表,
应 (选填串联或并联)的电阻阻值为 Ω;若将改装成量程为U=15V的电压表,应 (选填串联或并联)一个阻值为 Ω的电阻。
正确答案
并联 串联 4900
试题分析:根据串并联电路的规律,知要改装成大量程的电流表需并联一电阻,设阻值为R1,则改装后电表的量程,代入可求
;改装成电压表需与表头串联一电阻,设阻值为R2。则改装后电压表量程
,代入可求R2=4900Ω。
(8分)如图所示,变阻器的滑片p位于其中点,变阻器的总电阻为2kΩ。
(1)当在ab两点间加上120V电压时,接在cd间的电压表读数为40V,试求此时变阻器消耗的总功率;
(2)当在cd两点间加上40V电压时,接在ab间的上述电压表读数为多少?
正确答案
(1)8W;(2)20V
试题分析:(1)此时加在ac间的电压为80V
因此W (2分)
(2),
(2分),
(2分)
=20V(2分)
三个完全相同的电压表如图12所示接入电路中,已知V1表读数为8V,V3表的读数为5V,那么V2表读数为多少?
正确答案
U2=U1-U3=3V
设三个完全相同的电压表的电阻均为R,
通过 的电流分别为I1、I2、I3,而由并联电
路的规律有:I1=I2+I3,所以有
=
+
,即有 U1=U2+U3
所以,U2=U1-U3=3V。
直流电动机线圈的电阻很小,起动电流很大,这对电动机本身和接在同一电源上的其他电器都产生不良的后果。为了减小电动机起动时的电流,需要给电动机串联一个起动电阻R,如图26所示。电动机起动后再将R逐渐减小。如果电源电压U=220V,电动机的线圈电阻r0=2Ω,那么,
(1)不串联电阻R时的起动电流是多大?
(2)为了使起动电流减小为20A,起动电阻应为多大?
正确答案
(1)110A(2)
(1)起动时电动机还没有转动,电机等效为一个纯电阻,所以不串联R时的起动电流为:
(2)为了使起动电流为20A,电路的总电阻应为
故起动电阻应为
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式
(2)若电容器的耐压值为5V,该电子秤的最大称量值为多少牛顿?
(3)通过寻求压力与电流表中电流的关系,说明该测力显示器的刻度是否均匀?
正确答案
(1)R=300-0.4F(2)550N(3)该测力显示器的刻度不均匀
压敏电阻R其阻值随压力大小变化而变化,首先应确定电阻R随压力F的变化关系,再利用电路确定电压与电流的值。
(1)通过表中数据可得:,故R与F成线性变化关系,设它们的关系为R=KF+b,代入数据得:R=300-0.4F
(2)由题意,R0上的电压为5V,通过R0的电流为,利用
及R=300-0.4F可求得Fm=550N
(3)由和R=kF+b可得
即该测力显示器的刻度不均匀
一个小灯泡的额定电压为2.0V,额定电流约为0.5A,选用下列实验器材进行实验,并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线
E. 电流表A2:量程为0~0.6A,内阻约为0.6
F. 滑动变阻器R1:最大阻值为10Ω,额定电流为1.0A
G. 滑动变阻器R2:最大阻值为150Ω,额定电流为1.0A
H. 开关S,导线若干
① 实验中使用的电压表应选用 ;电流表应选用 ;滑动变阻器应选用 (请填写选项前对应的字母).
② 实验中某同学连接实验电路如图所示,请你不要改动已连接的导线,在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上.闭合开关前,应使变阻器滑片放在最 (填“左”或“右”)端.
③.实验中得到的其中一组电压表与电流表示数如图所示,请将该组数据标记在U-I坐标中,其余实验数据已标记在坐标中,请你画出小灯泡的U-I图线.并简述该图线不是直线的主要原因
④.若将实验中的小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是1.0的电池两端,则小灯泡的实际功率约为 W(保留两位有效数字).
正确答案
①B, E,F ②如下图 最左端 ③图像如下右图 :灯丝电阻(率)随温度升高而增大(图2分,空1分) ④0.44±0.02W(3分)
试题分析:①小灯泡的额定电压为2.0V,额定电流约为0.5A,为读数方便和准确,电压表量程选择,电流表量程选择
,即电压表选择B,电流表选择E。描绘伏安特性曲线,滑动变阻器选择分压式,所以 滑动变阻器选择阻值小的即F。②滑动变阻器选择分压式,而待测灯泡电阻约为
,根据
,电流表选择外接,具体电路见答案。闭合开关前,灯泡电压为0,即电压从0开始调节,滑片移动到最左端,灯泡被短路。③描点作图见答案。
图像斜率代表电阻,随功率变大温度升高,电阻变大,即图像斜率变大,所以图像不是直线。④设灯泡电压为
电流为
,则有
,结合上面的
图像可得
,电流
,功率
。
如图所示,电源电动势E=6V,电源内阻不计.定值电阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ.
小题1: 若在ab之间接一个C=100μF的电容器,闭合开关S,电路稳定后,求电容器上所带的电量;
小题2:若在ab之间接一个内阻RV = 4.8kΩ的电压表,求电压表的示数.
正确答案
小题1:Q=4×10-4C
小题2:=3V
⑴设电容器上的电压为Uc.
电容器的带电量 解得: Q=4×10-4C
⑵设电压表与R2并联后电阻为R并
则电压表上的电压为: 解得:
=3V
如图所示, R1=12kΩ,R2=8kΩ,R3=20kΩ,R4=600Ω,当滑动变阻器滑动触头C调到最上端时,AB间的总电阻是________Ω,AB间最大电阻值为________Ω。
正确答案
9×103;1.06×104
试题分析:滑动变阻器的滑动触头C在最上端的时候相当于R2串联R3再并联R1,AB间总电阻为= 9×103Ω。
当C调节到某处时,设滑动变阻器的上端电阻为x kΩ,下端为20-xkΩ,所以AB间总电阻为[(12+x)(8+20+x) / (12+20+8) +0.6] kΩ,当x=8的时候AB间总电阻有最大值,带入可得AB间总电阻为1.06×104 kΩ.
电路两端电压不变,当电阻增至30Ω时电流降为原来的4/5,则电路原来的电阻为_______Ω。
正确答案
24
设原来的电阻为R,根据欧姆定律:,
当电阻增至30Ω时: ,两式相除得
,解得R=24Ω
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