- 恒定电流
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在一次雷雨闪电中,两块云之间的电势差均为109V,从一块云移到另一块云的电量均为30C,则在这次闪电中放出的能量是______J.
正确答案
3×1010
解析
解:在这次闪电中放出的能量Q=UIt而从一块云移到另一块云的电量q=It,
所以Q=Uq=109×30J=3×1010J
故答案为:3×1010
如图所示,是某一半导体器件的U-I图,将该器件与标有“8V,16W”的用电器串联后,接入电动势为10V的直流电源两端,用电器恰能正常工作.则此时该半导体器件消耗的功率是______W,该直流电源的内阻是______Ω
正确答案
2
0.5
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=8V,P=16W,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,则其功率为P′=U′I=1×2W=2W
根据闭合电路欧姆定律得,电源的内阻为r==
Ω=0.5Ω
故答案为:2,0.5
某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置,如图所示.当太阳光照射到小车上方的光电板,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进.若小车在平直的水泥路上从静止开始加速行驶,经过时间t前进距离s,速度达到最大值vm,设这一过程中电动机的输出功率恒为P,小车所受阻力恒为F,这段时间内电动机所做的功为( )
正确答案
解析
解:从题意得到,太阳能驱动小车以功率不变启动,当开始阶段小车所受的牵引力大于阻力,小车做加速运动,当牵引力平衡后小球做匀速直线运动,速度达到最大.
牵引力做功为Pt,阻力做功为Fs,根据动能定理,有:
Pt-Fs=
故:Pt=Fs+
故ACD错误,B正确;
故选:B.
取一个玩具电动机,其内阻R=1.0Ω,额定电压为2.0V,把它接在如图所示的电路中:
(1)先夹住电动机轴,闭合电键,电机不转.调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为0.5V,记下电流表的示数,求小电机消耗的电功率;
(2)再松开夹子,使小电机转动,调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为2.0V时,此时电流表的示数为0.4A,求小电机消耗的电功率和热功率.
正确答案
解析
解:(1)电机不转时电机相当于纯电阻,消耗的电功率为电热功率,流过电机的电流为:
I==
=0.5A;
电机的电功率或热功率为:
P=IU=I2R=0.25×1=0.25W.
(2)当电机转动时,电热和电功不再相等,电机的电功率为:
Pw=IU=2.0×0.4=0.8W.
电机电阻的热功率为:
PQ=I2R=0.16×1=0.16W;
答:(1)先夹住电动机轴,闭合电键,电机不转.调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为0.5V,记下电流表的示数,小电机消耗的电功率为0.25W;
(2)再松开夹子,使小电机转动,调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为2.0V时,此时电流表的示数为0.4A,小电机消耗的电功率为0.8W;热功率为0.16W.
表为某电热水壶铭牌上的一部分内容.根据表中的信息,可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为多少?
正确答案
解析
解:由铭牌读出额定功率为P=900W,额定电压为U=220V;
由P=UI,得,通过电热水壶的电流为:I==
A≈4.1A
答:电流约为4.1A.
在如图的电路中,三个电阻的阻值分别是:R1=9Ω,R2=18Ω,R3=18Ω.设它们的电功率分别为P1,P2和P3,则( )
正确答案
解析
解:电阻R2和R3并联,电压相等,由P=知,P2:P3=R3:R2=18Ω:18Ω=1:1,即P2=P3.
由于R2=R3,所以通过R1的电流是R2电流的2倍,设通过R2电流为I,则
P1=(2I)2R1=4I2×9=36I2,P2=I2R2=18I2
所以P1:P2=2:1,即P2=.而且得到P1=P2+P3.
故选:BCD.
在如图所示电路中,电源电动势为ε=6V,内阻不计,小灯L上标有“6V,0.3A”字样,滑动变阻器R1的阻值范围是0-20Ω,电阻R2上标有“15Ω,4A”字样,电流表的量程为0-0.6A.甲、乙两同学在讨论滑动变阻器功率的取值范围时,产生了分歧.
甲同学认为:由于电流表允许通过的最大电流为0.6A,所以通过R1的最大电流为I1m=IAm-IL=0.6A-0.3A=0.3A,这时滑动变阻器R1两端的电压为 U1m=ε-I1m R2=6V-0.3×15V=1.5V因此,滑动变阻器的最大功率为 P1m=I1m U1m=0.3×1.5W=0.45W.
乙同学不同意甲同学的看法,他认为滑动变阻器的功率决定于通过它的电流和它两端电压的乘积,即P1=I1U1,电流最大时功率未必最大,只有电流、电压的乘积最大时,功率才最大.
你认为甲、乙两位同学中,哪位同学的看法正确?如果你认为甲同学正确,请简述他正确的理由;如果你认为乙同学正确,请求出滑动变阻器R1的最大功率P1m?
正确答案
解析
解:甲同学的看法错,乙同学的看法正确.
当通过R1的电流为I1时,
两端的电压为 U1=E-I1 R2
这时它的功率为p1=I1U1=I1(E-I1R2)=-I12R2+EI1=-R2(I1-)2+
当I1==0.2A时,有极值P1m=
=0.6W
答:甲同学的看法错,乙同学的看法正确,滑动变阻器R1的最大功率P1m为0.6W.
下面是某电热水壶的铭牌,由此可知该电热水壶正常加热1min产生的热量为( )
正确答案
解析
解:由于电热水壶正常工作,故:
P=P额=1800W
则W=Pt=1800W×1×60s=1.08×105J.
故选:D.
某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中,如右图中的a、b、c所示.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式PE=EI,Pr=I2r,可知,a是直线,表示的是电源消耗的电功率,b是抛物线,表示的是电源内电阻上消耗的功率,c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR,所以AC错误;
在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点,因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr的和,所以这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC,所以B正确;
当内电阻和外电阻相等时,电源输出的功率最大,此时即为b、c线的交点M时的电流,此时电流的大小为,功率的大小为
,a、b线的交点N表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr随相等,此时只有电源的内电阻,所以此时的电流的大小为
,功率的大小为
,所以横坐标之比为1:2,纵坐标之比为1:4,所以D正确.
故选BD.
如图电路中的电阻R=10Ω,电动机的线圈电阻r=1Ω,加在电路两端的电压U=100V.已知电流表读数为30A,则通过电动机线圈的电流为______A,电动机输出功率为______W,若该电动机的转子被卡住而不能转动,则该电动机消耗的电功率是______W.
正确答案
20
1600
10000
解析
解:(1)电阻R=10Ω,电压U=100V,故电流:
IR=
通过电动机的电流:
IM=I-IR=30A-10A=20A;
(2)电动机的输入功率 P入=UI=100×20W=2000W
发热功率P热=I2RM=202×1W=400W
则电动机输出的功率 P出=P入-P热=2000W-400W=1600W;
(3)若转子被卡住不能动,则作为纯电阻处理;消耗的功率P=I2r=()2r=(
)2×1=10000W;
故答案为:20;1600;10000.
如图所示,电源电动势E=12V,外电路电阻R1=10Ω,电动机绕组的电阻R0=1Ω,开关S1始终闭合.当开关S2断开时,电阻R1的电功率为10W;当开关S2闭合时,电阻R1的电功率为6.4W,求:
①电源的内电阻;
②当开关S2闭合时,流过电源的电流和电动机的输出功率.
正确答案
解析
解:(1)设S2断开时R1消耗的功率为P1,则:
P1=I2R1=()2R1
代入数据可以解得:r=2Ω;
(2)设S2闭合时R1两端的电压为U,消耗的功率为P2,则:
P2=
解得:U=8V
由闭合电路欧姆定律得:E=U+Ir,代入数据解得干路电流为:
I=2A
流过R1的电流为I1,流过电动机的电流为I2,根据欧姆定律,有:
I1==
=0.8A
而I1+I2=I,所以 I2=1.2A,
由能量转化和守恒定律得知,UI2=P出+IR0
代入数据得:P出=8.16W
答:(1)电源的内电阻为2Ω;
(2)当电键S2闭合时流过电源的电流为6A,电动机的输出功率为8.16W.
“5•12”汶川大地震发生后,山东省某公司向灾区北川捐赠一批柴油发电机.该柴油发电机说明书的部分内容如下表所示.
现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电,发电机到安置区的距离是400m,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线,该型导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω/m.安置区家用电器的总功率为44kW,当这些家用电器都正常工作时,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由P=UI得输电线中的电流:,故A错误;
B、线路电阻R线=2.5×10-4Ω/m×800m=0.2Ω.线路损失的电功率P线=I线2R线=(200A)2×0.2Ω=8×103W,故B正确;
C、线路两端的电压U线=I线R线=200A×0.2Ω=40V,发电机输出电压U=U线+U0=(40+220)V=260V,故C错误;
D、根据正弦交变电流的有效值和峰值的关系可得峰值=260
V,故D错误.
故选:B.
一个用电器上标有“2kΩ,1W”,允许加在这个用电器两端的最大电压为______,这个用电器允许通过的最大电流为______,当这个用电器两端加20V电压时,它实际消耗电流功率为______.
正确答案
解析
解:用电器上标有“2kΩ,1W”,额定电压为:
U=V
额定电流为:
I==
A
当这个用电器两端加20V电压时,它实际消耗电流功率:
P′==0.2W
故答案为:20V,
A,0.2W.
两电阻R1、R2的电流I随电压U变化的关系图线如图所示,其中R1的图线与纵轴的夹角和R2的图线与横轴的夹角都是θ=30°.若将R1、R2串联起来接入电路中,则通电后R1、R2消耗的电功率之比P1:P2等于( )
正确答案
解析
解:R1、R2之比为R1:R2=cot(90°-θ):cotθ=cot60°:cot30°=1:3
R1、R2串联起来接入电路中时电流相等,根据功率公式P=I2R得,R1、R2消耗的电功率之比P1:P2=R1:R2=1:3.
故选C
计算用电量时,常用的单位是“度”,对此下列说法中哪些是正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、1度=1kwh度是电功的单位,不是电功率的单位,故A错误,B正确.
C、由电功公式W=Pt得,当功率P=1×103W,t=1h=3600s时,W=Pt=1×103×3600J=3.6×106J.即1度=3.6×106J,故C错误
D、1千瓦时俗称1度,不是千瓦,故D错误.
故选B
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