内容正文:
第2讲 闭合电路欧姆定律
(建议用时:40分钟)
题组一 电路的动态分析
1.如图所示的电路,R1为定值电阻,R2为热敏电阻(温度升高,电阻减小),电源的电动势为E,内阻为r.闭合开关,当环境温度升高时,下列说法正确的是( B )
A.电压表示数变大
B.电流表示数变大
C.有电流向上流过A点
D.电压表和电流表示数变化量之比变小
2.恒流源是一种特殊的电源,其输出的电流能始终保持不变.如图所示的电路中电源是恒流源,当滑动变阻器滑动触头P从最右端向最左端移动时,下列说法正确的是( A )
A.R0上的电压变大
B.R2上的电压变小
C.恒流源输出功率变小
D.R1的电功率不变
题组二 电路中的功率和效率问题
3.(多选)如图所示,当开关S闭合后,小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作.已知电源电动势为E,内阻为r,指示灯L的电阻为R0,额定电流为I,电动机M的线圈电阻为R,则( CD )
A.电动机的额定电压为IR
B.电动机的输出功率为IE-I2R
C.电源的输出功率为IE-I2r
D.整个电路的热功率为I2(R0+R+r)
4.(多选)某同学在研究微型直流电动机的性能时,采用如图所示的实验电路.闭合开关,并调节滑动变阻器R的阻值,使电动机不转动,此时电流表和电压表的示数分别为I1和U1.重新调节R的阻值,使电动机正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为I2和U2.则( AC )
A.这台电动机的线圈电阻为
B.这台电动机正常运转时线圈的发热功率为U1I1
C.这台电动机正常运转时的输出功率为U2I2-I
D.这个电源的内阻为
题组三 对电源U-I图线的理解和应用
5.(多选)如图所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线,则下列说法正确的是 ( ACD )
A.电源的电动势为50 V
B.电源的内阻为 Ω
C.电流为2.5 A时,外电路的电阻为15 Ω
D.输出功率为120 W时,输出电压可能是30 V
6.(多选)如图所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则( AC )
A.R1接在电源上时,电源的效率高
B.R2接在电源上时,电源的效率高
C.R2接在电源上时,电源的输出功率大
D.电源的输出功率一样大
题组四 含电容器电路的分析
7.如图所示,直流电路中,R1、R2是定值电阻,R3是光敏电阻,其阻值随光照增强而减小.当开关S闭合,电容器两板间的M点的带电液滴恰好能保持静止.现用强光照射电阻R3时( C )
A.电源的总功率减小
B.A板的电势降低
C.液滴向上运动
D.电容器所带电荷量减少
8.如图所示的电路中,AB和CD为两个水平放置的平行板电容器,AB板间有一点P,闭合开关S,待电路稳定后将开关断开.现将一有机玻璃板(图中未画出)插入CD板间,则下列说法正确的是( B )
A.CD平行板电容器的电容减小
B.P点电势降低
C.A、B两板间的电场强度增大
D.电阻R中有向右的电流
9.2024是“港珠澳大桥”开通五周年,大桥主桥部分由约为6.7 km海底隧道和22.9 km桥梁构成,海底隧道需要每天24小时照明,而桥梁只需晚上照明.假设该大桥的照明电路可简化为如图所示电路,其中太阳能电池供电系统可等效为电动势为E、内阻为r的电源,电阻R1、R2分别视为隧道灯和桥梁路灯,已知r小于R1和R2,则下列说法正确的是( D )
A.夜间,电流表示数为
B.夜间,开关S闭合,电路中电流表、电压表示数均变小
C.夜间,由于用电器的增多,则太阳能电池供电系统损失的电功率减小
D.若电流表示数为I,则太阳能电池供电系统输出电功率为EI-I2r
10.某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示,则下列判断正确的是( D )
A.直线a表示电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线
B.曲线b表示电源的输出功率PR随电流I变化的图线
C.曲线c表示电源的总功率PE随电流I变化的图线
D.电源的电动势E=3 V,内电阻r=1.5 Ω
11.一台直流电动机所加电压U=110 V,通过的电流I=5.0 A.若该电机在10 s内把一个质量M=50 kg的物体匀速提升了h=9.0 m,不计摩擦及空气阻力,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)电动机的输入功率P;
(2)在提升重物的10 s内电动机线圈产生的热量Q;
(3)电动机线圈的电阻R.
解析 (1)电动机的输入功率P=UI,
解得P=550 W.
(2)由能量守恒定律知Q=Pt-Mgh,
解得Q =1 000 J.
(3)由焦耳定律Q=I2Rt,
解得R=4 Ω.
答案 (1)550 W (2)1 000 J (3)4 Ω
12.如图所示,E=10 V,r=1 Ω,R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω,C=100 μF.当S断开时,电容器中带电粒子恰好处于静止状态,重力加速度为g.求:
(1)S闭合后,带电粒子加速度的大小和方向;
(2)S闭合后,流过R3的总电荷量.
解析 (1)S断开,带电粒子恰好处于静止状态,设电容器两极板间距离为d,
有UC=E=4 V,=mg,
S闭合后,U′C=E=8 V,
设带电粒子加速度为a,则-mg=ma,
解得a=g,方向竖直向上.
(2)S闭合后,流过R3的总电荷量等于电容器上电荷量的增加量,
所以ΔQ=C(U′C-UC)=4×10-4C.
答案 (1)g 竖直向上 (2)4×10-4 C
13.太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”.有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电,该电池的太阳能集光板面积为600 cm2,太阳能电池电动势为30 V,内阻为3 Ω.现使玩具汽车在水平路面上匀速行驶,其太阳能集光板正对太阳,测得电流强度为2 A.已知电动机的直流电阻为2 Ω,太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率为1.6×103 W/m2.
(1)求玩具汽车匀速行驶时,太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率;
(2)这辆玩具汽车的总重为80 N,在水平路面上行驶的阻力是车重的0.2倍,这辆玩具车在水平路面上的最大速度是多大?
解析 (1)玩具汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率为P1=EI=30×2 W=60 W,
太阳能集光板的接收功率为
P2=600×10-4×1.6×103 W=96 W,
太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为η=×100%,
联立并代入数据解得η=62.5%.
(2)玩具汽车以最大速度匀速行驶时有Ff=0.2G,
电动机的输出功率为P出=EI-I2(r+R)=Ffv,
联立解得v=2.5 m/s.
答案 (1)62.5% (2)2.5 m/s
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