- 闭合电路欧姆定律
- 共6987题
某课外小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图所示,一个由不导电的材料制成的、劲度系数k=1200N/m、自然长度L0=0.5m的弹簧,一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在水平主席团的光滑金属杆上,金属杆单位长度的电阻为ρ=6Ω/m;电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连,定值电阻R=1.0Ω,电源的电动势E=12V,内阻r=1Ω;迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好,工作时,迎风板总是正对着风吹来的方向.闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,理想电压表的示数为U1;某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=4.0V,求:
(1)无风时电压表的示数U1;
(2)U2=4.0V时,作用在迎风板上的风力;
(3)风力多大时,金属杆上消耗的功率最大,最大功率为多少?
正确答案
解析
解:(1)无风时金属杆接入电路的电阻为 R0=ρL=6×0.5=3Ω
则 I1==
A=2.4A
电压表的示数 U1=I1R0=2.4×3V=7.2V
(2)U2=4.0V时,金属杆接入电路的电阻为R2.
则 I2==4A
由U2=I2R2,得R2=1Ω
则L==
m
弹簧压缩量 x1=L0-L=0.5-=
(m)
故风力 F1=kx1=1200N=400N
(3)将R看成电源的内阻,当金属杆的电阻R3=R+r=2Ω时,金属杆上消耗的功率最大.
此时 L′==
m
弹簧压缩量 x2=L0-L′=0.5-=
(m)
故风力 F2=kx2=200N
电路中电流 I2==3A
金属杆上消耗的最大功率 P==18W
答:
(1)无风时电压表的示数U1是7.2V.
(2)U2=4.0V时,作用在迎风板上的风力是400N;
(3)风力是200N时,金属杆上消耗的功率最大,最大功率为18W.
如图甲所示为在温度在30℃左右的环境下的某自动恒温箱原理简图,箱内的定值电阻R1=20kΩ,R3=30kΩ,电阻R2为可变的电阻箱,Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示,当a、b端电压Uab<0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱的电热丝发热,使箱内温度提高,当Uab>0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热.调节电阻R2的电阻值就可以改变恒温箱的温度,当R2=10kΩ时恒温箱内的温度恒定在______℃;若要恒温箱内的温度升高,应调节电阻R2的电阻值使其阻值变______;若要使恒温箱的温度控制在45℃,电阻R2的电阻应为______ kΩ.
正确答案
解析
解:ab间的电压等于电阻R1、R3或R2、Rt的电压之差,当=
即Rt=20kΩ时,Uab=0,此时t=35℃.
若恒温箱内的温度升高,Rt减小,由上式得知应调节电阻R2的电阻值使其阻值变小.
若要使恒温箱的温度控制在45℃,由乙图知,Rt=10kΩ,由=
得R2=6.67kΩ
故答案为:35;小;6.67.
电源的电动势和内阻都保持一定,在外电路的电阻逐渐减小的过程中,下面说法中错误的是( )
正确答案
解析
解:A、R总减小,有闭合电路欧姆定律I=可知,电路中总电流减小,路端电压U=E-rI可知,U减小,故A正确;
B、电路中的电流为I=,随着R的减小,I增大,电源的输出功率为P=I2R可知,当R=r时,输出功率最大,而本题中没有告诉二者之间的关系,故B错误;
C、电路中的电流为I=,随着R的减小,I增大,电源的内阻消耗的功率为P=I2r,消耗的功率增大,故C正确;
D、电源的供电效率为η=,随着I的增大,η将减小,故D正确;
本题选错误的,故选B
金属铂的电阻对温度的高低非常敏感,在下图所示的U-I图象中,可以表示出金属铂电阻的U-I图线的是( )
正确答案
解析
解:根据电阻的定义式R=可知,U-I图线上的点与坐标原点连线的斜率等于电阻,金属铂的电阻随温度的升高而增大,则图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐增大,图线是曲线,根据数学知识可知,C正确.
故选C
两根材料和长度都相同的均匀电阻丝R1和R2,R1横截面积较大,在它们上面用少许凡士林粘几根火柴棒,当两端并联在电源上后,若不计散热,则( )
正确答案
解析
解:电阻R1、R2并联,电路两端电压相同,根据焦耳定律公式Q=t
又Q=cm△t得cm△t=t
而R=ρ,m=ρ′V=ρ′LS(ρ′为密度)
因此得△t=
对两根电阻丝,U、c、ρ′、ρ、l均相同,因此在t时间内升高的温度△t相同,即两根电阻丝上的凡士林同时达到熔点,火柴棒同时掉下来.故C正确.
故选:A.
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