第二章恒定电流二.docx
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第二章恒定电流二
第二章恒定电流二
(时间:
90分钟,满分:
100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.(2010年高考浙江理综卷)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )
A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D.打雷时,呆在汽车里比呆在木屋里要危险
解析:
选B.由静电屏蔽的知识可知,A、D选项均错;金属可以消除多余的静电,B项正确;单根高压输电线上相距较近的两点之间电阻很小,因而电压较小,小鸟不会被电死,C选项错误.
2.金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”,所以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计,如图2-7所示的I-U图象中能表示金属铂的电阻情况的是( )
图2-7
解析:
选C.铂属于金属导体,其电阻率将随温度的升高而增大,当有电流通过时,由于热效应,所以导体的温度升高,并且电流越大,温度越高,电阻也将越大.在I-U图线中各点的切线斜率表示电阻的倒数,故电阻增大时,I-U图线斜率应减小,故C正确,A、B、D错误.
3.(2011年漳州高二检测)一台电动机,额定电压是100V,电阻是1Ω.正常工作时,通过的电流为5A,则电动机因发热损失的功率为( )
A.500W B.25W
C.1000WD.475W
解析:
选B.电动机的热功率P=I2r=(5A)2·1Ω=25W,B正确,A、C、D错误.
4.如图2-8所示,甲、乙为两个独立电源的路端电压与通过它们的电流I的关系图线,则下列说法中正确的是( )
图2-8
A.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等
B.电流都是I0时,两电源的内电压相等
C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势
D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻
解析:
选AC.在U-I图象中甲、乙两图线的交点坐标为(I0,U0),说明两电源的外电阻R=
相等,A正确.图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小,与I轴交点坐标值表示外电路短路时的电流,图线斜率的绝对值大小表示电源内电阻的大小(也即电动势与外电路短路时电流的比值),由图线可得E甲>E乙,r甲>r乙,C正确,D错误.电流都是I0时,U内=I0r,所以U内甲>U内乙,B错误.
5.在如图2-9所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A灯变暗,B灯变亮,则故障可能是( )
图2-9
A.R1短路
B.R2断路
C.R3断路
D.R4短路
解析:
选BC.由于A串联于干路中,且故障发生后,A灯变暗,故知电路中总电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,排除选项A、D.
若假设R2断路,则其断路后,电路总电阻变大,总电流变小,A灯变暗,同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流的变化,使B灯变亮,推理结果与现象相符,故选项B对.
若假设R3断路,则也引起总电阻变大,总电流变小,使A灯变暗,同时R3断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大,灯B中分得电流也变大,B灯变亮,故选项C正确.
6.如图2-10所示,一个电源在外电阻不断变化时,内、外电阻消耗的电功率随电流变化的关系分别用抛物线C1、C2表示.由该图可知( )
图2-10
A.电源的电动势为8V
B.电源的内电阻为2Ω
C.电源输出功率的最大值为16W
D.电源消耗的最大功率为16W
解析:
选D.图中交点表示内、外电路消耗功率相等,此时的功率和电流分别为4W和2A,由P内=I2r,代入数据得r=1Ω,故B错误;由P外=I2R知R=1Ω,内电阻等于外电阻,电动势为E=I(R+r)=4V,A错误.外电阻和内电阻相等时电源输出功率的最大值为4W,C错误.电源消耗的功率为Pm=EI,当R=0时电流最大为4A,Pm=16W,故D正确.
7.小灯泡通电后,其电流I随所加电压U变化的图线如图2-11所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法不正确的是( )
图2-11
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.对应P点,小灯泡的电阻为R=
C.对应P点,小灯泡的电阻为R=
D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积
解析:
选C.在I-U图象中,图线的斜率表示电阻的倒数,图象中图线的斜率逐渐减小,电阻应逐渐增大;对应P点,小灯泡的电压为U1,电流为I2,根据欧姆定律可知,小灯泡的电阻应为R=
;其工作功率为P=U1I2,即为图中矩形PQOM所围的面积,因此本题应选择C项.
8.在如图2-12所示电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P,断开哪一个开关后P会向下运动?
( )
图2-12
A.S1 B.S2
C.S3D.S4
答案:
C
9.(2011年北京海淀二模)在如图2-13所示的电路中,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表.若将照射R3的光的强度减弱,则( )
图2-13
A.电压表的示数变大
B.小灯泡消耗的功率变小
C.通过R2的电流变小
D.电源两极间的电压变小
解析:
选B.若照射R3的光的强度减弱,则R3阻值增大,R总增大,由I=
知I减小,由UR1=IR1可知UR1减小,A错;UR2增大,则由IR2=
可知IR2增大,C错;灯泡的功率PL=I
·RL,由IL=I-IR2可知IL减小,故PL减小,B正确;电源两极间电压U=E-Ir,所以U增大,D错.
10.(2011年东北三校联考)如图2-14所示,一个电饭煲和一台洗衣机同时并联接入有效电压为220V的电源上,均正常工作.设电饭煲的电阻为R1、洗衣机电动机线圈的电阻为R2.开关闭合后,用电流表分别测得流过电饭煲的电流是5A,流过洗衣机的电流是0.5A.经过时间t后,电饭煲消耗的电能为E1,产生的电热为Q1;洗衣机消耗的电能为E2,产生的电热为Q2;电饭煲消耗的功率为P1、洗衣机电动机消耗的功率为P2.则下列关系正确的是( )
图2-14
A.R2=10R1B.E1=10E2
C.Q1=10Q2D.P1=1555W,P2=155.5W
解析:
选B.电源电压的有效值U=220V,电饭煲为纯电阻用电器,故E1=Q1=U1I1t=220×5t=1100t,R1=
=44Ω,P1=U1I1=1100W.而洗衣机为非纯电阻用电器,R2=
<
,故A错.E2=UI2t=110t,E1=10E2,B对.Q2=I
R2t=UR2I2t二、实验题(本题包括2小题,每小题8分,共16分.按题目要求作答)
11.(2009年高考安徽卷)用如图2-15所示电路,测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用.除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
图2-15
a.电流表(量程0.6A、3A);
b.电压表(量程3V、15V);
c.定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W);
d.定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W);
e.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流2A);
f.滑动变阻器(阻值范围0~100Ω、额定电流1A).那么
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择________V,电流表的量程应选择________A;R0应选择________Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器.
(2)引起该实验系统误差的主要原因是________.
答案:
(1)3 0.6 1 0~10
(2)电压表的分流
12.(2010年高考福建理综卷)如图2-16所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材,器材及其规格列表如下:
器材
规格
待测电阻Rx
电源E
电压表V1
电压表V2电流表A
滑动变阻器R
开关S、导线若干
阻值在900Ω~1000Ω之间
具有一定内阻,电动势约9.0V
量程2.0V,内阻r1=1000Ω
量程5.0V,内阻r2=2500Ω
量程3.0A,内阻r=0.10Ω
最大阻值约100Ω,额定电流0.5A
图2-16
为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代替导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材,连成满足要求的测量Rx阻值的电路.
解析:
实验要求测量时电表读数大于其量程的一半,而电流表量程为3.0A,过大不可用.两电压表内阻均已知,故其中一表可当做电流表使用,考虑两表量程和电源电动势,宜选V1当做电流表.滑动变阻器采用分压式接法,测量电路图和连线如下.
答案:
见解析
三、计算题(本题包括4小题,共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)(2011年聊城三中高二物理检测)在图2-17所示电路中,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω.D为直流电动机,其电枢线圈电阻R=2Ω,限流电阻R′=3Ω.当电动机正常工作时,电压表示数为0.3V.求:
图2-17
(1)通过电动机的电流是多大?
(2)电动机输入的电功率、转变为热量的功率和输出机械功率各是多少?
解析:
(1)通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同,由I=
得:
I=
A=0.1A.
(2)由E=Ir+U+UD可得电动机两端电压
UD=E-Ir-U=6V-0.1×1V-0.3V=5.6V.
所以电动机输入的电功率P入=UDI=0.56W.
电动机的发热功率P热=I2R=0.02W.
电动机的输出功率P出=P入-P热=0.54W.
答案:
(1)0.1A
(2)0.56W 0.02W 0.54W
14.(10分)(2011年广安高二检测)如图2-18所示的电路中,电源电动势E=6.0V,内阻r=0.6Ω,电阻R2=0.5Ω,当开关S断开时;电流表的示数为1.5A,电压表的示数为3.0V,试求:
图2-18
(1)电阻R1和R3的阻值;
(2)当S闭合后,电压表的示数、以及R2上消耗的电功率.
解析:
(1)R3=
=
Ω=2.0Ω
由于E=I3(R1+R3+r)
代入数据有6.0=1.5(R1+2.0+0.6)
解得:
R1=1.4Ω.
(2)S闭合后,
R总=R1+r+
=2.4Ω
电压表的示数
U=
×
=
×0.4V=1.0V
R2上消耗的功率
P2=
=
W=2.0W.
答案:
(1)1.4Ω 2.0Ω
(2)1.0V 2.0W
15.(12分)如图2-19所示的电路中,电源电动势E=24V,内阻不计,电容C=12μF,R1=10Ω,R3=60Ω,R4=20Ω,R5=40Ω,电流表G的示数为零,此时电容器所带电荷量Q=7.2×10-5C.求电阻R2的阻值.
图2-19
解析:
电容器两端电压UC=
=6V,
=
,所以U4=8V,
若U1=6V+8V=14V,则
=
,
所以R2=7.14Ω.
若U′1=8V-6V=2V,则
=
,
所以R2=110Ω.
答案:
110Ω或7.14Ω
16.(12分)(2011年苏州高二检测)如图2-20甲是一种家用电熨斗的电路原理图(额定电压为220V).R0是定值电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响.
(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W,温度最高时的耗电功率为484W,求R0的阻值及R的阻值变化范围.
(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示,现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服,要求熨斗表面温度为220℃,且保持不变,问应将R的阻值调为多大?
图2-20
解析:
(1)温度最低时应该是电路中电阻最大时,此时有
P1=
温度最高时应该是电路中电阻最小时,此时有
P2=
联立以上两式解得R0=100Ω
Rmax=300Ω
所以变阻器阻值范围是0到300Ω.
(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差
Δt=220℃-20℃=200℃
由图象知电熨斗每秒钟散发的热量
q=440J
要保持电熨斗的表面温度不变,则电熨斗的电功率
P=440W
又有:
P=
代入数据解得R=10Ω
所以应将R的阻值调至10Ω.
答案:
(1)100Ω 0到300Ω
(2)10Ω