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第八讲 电阻的拓展拓展练习题
1.有几根同种金属材料的导线,它们横截面积和长度都,不相同,但都是粗细均匀的.当它们串联后并通过大小恒定的电流,经过同样时间,若它们散热损失与产生的热量之比相同,则它们的升高温度与它们的 ( )
A.长度成正比
B.长度的平方成正比
C.横截面积成反比
D.横截面直径的四次方成反比
2.现有阻值为 4 欧姆的电阻若干个,如要得到阻值为3欧姆的电阻,则至少需要上述电阻 ( )
A.3个 B.4个
C.8个 D.12个
3.如图为复杂电路的一部分,电阻R₁、R₂、R₃的阻值之比为1:2:3,通过这三个电阻的电流之比有可能为
( )
A.3:2:1 B.6:3: 2
C.4:2:1 D.1:4:3
4.三个相同的电阻连成如图所示电路,由于某种原因其中一个电阻的阻值发生了变化,结果使 AC 电阻大于AB 的电阻,下列说法中正确的是 ( )
A. R₁的电阻变大 B. R₂的电阻变大
C. R₃的电阻变大 D.条件不足,无法判断
5.在如图所示的电路中,电阻R₂<R₁,若保持电路的总电流不变,那么为了使通过R₁的电流稍增大一点,可采用的措施是 ( )
A.与R₂并联一个比R₂小得多的电阻
B.与R₂并联一个比R₂大得多的电阻
C.与R₂串联一个比R₂小得多的电阻
D.与R₂串联一个比R₂大得多的电阻
6.电阻 利用这三个电阻可能获得的不同阻值的个数最多为 ( )
A.7 B.12
C.16 D.17
7.神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类.现代生物学认为,髓鞘是由多层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的,髓质具有很大的电阻.已知蛙有髓鞘神经,髓鞘的厚度只有2μm左右,而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×10⁵Ω.(1)若不计髓质片层间的接触电阻,计算髓质电阻率
(已知电阻定律公式为
(2)若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积为32πcm³,当在其两底面上加上1000V的电压时,通过该圆柱体的电流为10πμA,求该圆柱体的圆面半径和高.
8.在图(a)所示的电路中,电源电压为 18伏且保持不变,电阻R₁的阻值为20欧.闭合开关S后,电流表的示数为0.3安,电流表、电压表表盘如图(b)所示,电压表0~3 V量程损坏.
(1)求电阻R₂的阻值.
(2)现用电阻 R₀替换 R₁,用规格为“25 Ω 2 A”和“50Ω 1 A”的滑动变阻器中一个来替换电阻R₂.要求:在移动变阻器滑片 P 的过程中:
(a)电路元件都能正常工作.
(b)电压表和电流表的指针偏转角度相同.
(c)且电压表示数的变化量△U 最大.
问:电阻R₀的阻值为 欧,电阻R₂替换为 (选填“25Ω 2 A”或“50Ω 1 A”)的滑动变阻器,请计算此时电压表示数的最大变化量.
9.如图所示电路图中,A、B两端电压为12伏, 4 欧, 欧, 欧,安培表的电阻不计,当K接通时,安培表的示数为多少安培? 电流的方向如何?(电压表、电流表的内阻对电路的影响可以忽略)
10.一个由均匀电阻丝组成的圆环,其全圆长的电阻(以欧姆为单位)是一个两位数字,个位数是6,十位数未知(不妨设为n).在A、B间(A、B为圆环上任意两点)并联一个定值电阻R₀后测得A、B间的总电阻为 ,如图所示.
(1)圆环电阻的十位数n 是 .
(2)并联的定值电阻R₀至少为多大?
拓展练习
1. D 【解析】因长度和温度不变时,电阻值与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比,即:
相同时间内产生的热量为:
因经过相同时间,它们散热损失与产生的热量之比相同,所以,可设导体吸收的热量为:
由Q吸=cm△t和m=ρV=ρLS可得:
整理可得: 因
所以,它们的升高温度与它们的横截面直径的四次方成反比,与长度无关.故D正确,A、B、C错误.
2. B 【解析】三个 4 Ω的电阻串联后,总电阻为 3×4Ω=12Ω;12Ω的电阻与4Ω的电阻并联后,其总电阻
因此使3个4Ω的电阻串联后与一个4Ω的电阻并联,可以得到3Ω的电阻.
故选:B
3. D 【解析】因为电阻 R₁、R₂、R₃的阻值之比为1:2·3,所以假设.R₁=1,则
设通过电阻R₁、R₂、R₃的电流分别是I₁、I₂、I₃,它们的两端电压分别是U₁、U₂、U₃;
根据欧姆定律可得:
电路图如图:以A、B、C、D 点分析:
虽然电流方向不能判断,但根据并联电路的电压特点可得:
第一种可能情况:由A→R₃→B 之间的电压UAB与由 之间的电压 应相等;
即
将U₁、U₂、U₃的值代入上式得:
①
然后将各选项的 的比值代入上式中;
选项 A:左边=3×1=3,右边=2×2+3=7,则左边≠右边,故A选项不可能;
选项B:左边=3×2=6,右边=2×3+6=12,则左边≠右边,故B选项不可能;
选项C:左边=3×1=4,右边=2×2+4=8,则左边≠右边,故C选项不可能;
选项 D:左边=3×3=9,右边=2×4+1=9,则左边=右边,故D选项有可能;
第二种可能情况:由B→R₁→C 之间的电压UBc与由 之间的电压 应相等;
即
将U₁、U₂、U₃的值代入上式得:
②
第三种可能情况:由( 之间的电压UCD与由 之间的电压 应相等;
即
将U₁、U₂、U₃的值代入上式得:
③
然后将各选项的I₁: I₂: I₃的比值分别代入上式②和③中,比较左右两边值可知都没有可能;
所以过这三个电阻的电流之比有可能的只有第一种情况中的D选项.
故选:D.
4. A 【解析】根据电阻的串并联关系,有:
对比两式,原先两等效电阻相等,则说明:
要使RAB>RAC,应增大R₁ 或减小R₃;
故选:A
5. C 【解析】若保持电路的总电流不变,那么为了使通过R₁的电流稍微增大一点,就应当让通过R₂的电流稍减小一点,根据欧姆定律 可知,可以与R₂串联一个比R₂小得多的电阻.
故选:C
6. C 【解析】(1)让三个电阻串联、并联;
(2)让R₁和R₂串联、并联;
(3)让R₁和R₃串联、并联;
(4)让R₂和R₃串联、并联;
(5)三个单独工作;
(6)让R₁和R₂ 串联再与R₃并联;
(7)让R₁和R₂并联,再与R₃串联;
(8)让R₁和R₃串联再与R₂并联;
(9)让R₁和R₃并联再与R₂ 串联;
(10)让R₃和R₂ 串联再与R₁并联;
(11)让R₃和R₂并联再与R₁串联;
其中R₁和R₂串联和R₃的电阻相同,总共有16种方法,故C正确.
故选:C.
7.解:(1)设髓鞘的电阻率为ρ,则由 知
(2)设该圆柱体圆面半径为r,高为 H,则由
①
②
③
④
由①②④得:r=4cm,H=2cm.
答:(1)髓质的电阻率为:
(2)该圆柱体的圆面半径和高分别是4cm;2cm.
8.解:(1)因为电源电压为:U=18 V,闭合开关后,两电阻串联,则
由 得:
故
(2)由题意可知,电路中最大电流为0.6A,电阻R₀两端电压最大为15 V,则R。的电阻为:
选择“25Ω 2 A”滑动变阻器接入电路时,
当滑动变阻器全部串联接入电路时,电路电流最小:
△U₀最大=15V—9V=6 V;
选择“50Ω 1A”滑动变阻器接入电路时,
当滑动变阻器全部串联接入电路时,电路电流最小:
所以选择规格“50Ω 1A”的滑动变阻器替换R₂.
答:①电阻R₂的阻值40Ω.
②25;“50Ω 1A”;此时电压表示数的最大变化量9V
9.解:把电流表看成导线时,电路为R₁、R₂并联,R₃、R₄并联,两个并联再串联;则.
R₁、R₂并联后的总电阻为 2Ω;
R₃、R₄并联后的总电阻为 2Ω;
电路中的总电阻为
干路中总电流为
因R₁=R₂,R₄=2R₃
所以,根据并联电路反比分流可得,
通过每一个电阻的电流为:
所以下边支路的电流会分出1.5 A-1.0 A=0.5 A的电流流到上面支路R₃中,使通过R₃的电流为2 A,即有0.5A的电流自下而上流过安培表.
当开关接通时,安培表的示数为0.5A.
10.解:假定接入的电阻R₀无穷大,则当并联电阻为23Ω时,
R。无穷大,R₁和R₂的和的最小值为:
46Ω+46Ω=92Ω,此时即:
因此十位数n=9
所以此时总的并联电阻的值为96Ω.
即
当 时,R。最小值为552Ω.
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