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1、恒定電流
專練十四
恒定電流
一、考點內(nèi)容
(1)閉合電路歐姆定律、電動勢與內(nèi)阻;(2)伏安特性曲線;(3)電路的動態(tài)變化分析;(4)電路的故障分析等;(3)電功、電功率、電熱等。
二、考點突破
1.如圖所示,一段長方體形導(dǎo)電材料,左右兩端面的邊長都為a和b,內(nèi)有帶電量為q的某種自由運動電荷。導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場中,內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時,測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U,且上表面的電勢比下表面的低。由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負(fù)分別為( )
A.,負(fù) B
2、.,正
C.,負(fù) D.,正
2.(多選)“等效”是簡化電路的一種常用方法。下面四個方框中的電路都可視為一個新的等效電源:甲中是一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源和一阻值為R0的定值電阻串聯(lián);乙中是一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源和一阻值為R0的定值電阻并聯(lián);丙中是一個電壓為E的恒壓源與阻值為R0的定值電阻串聯(lián);丁中是一個電流為I的恒流源與阻值為R0的定值電阻并聯(lián),且E=IR0。下列關(guān)于這四個等效電源的電動勢和內(nèi)阻的說法正確的是( )
A.E甲=E丙=E?。綞乙 B.E甲=E丙>E?。紼乙
C.r甲>r丙=r丁>r乙 D.r甲>r丙>r?。緍乙
3、
3.如圖甲所示,在材質(zhì)均勻的圓形薄電阻片上,挖出一個偏心小圓孔。在彼此垂直的直徑AB和CD兩端引出四個電極A、B、C、D。先后分別將A、B或C、D接在電壓恒為U的電路上,如圖乙和圖丙所示。比較兩種接法中電阻片的熱功率大小,應(yīng)有( )
A.接在AB兩端電阻片熱功率大
B.接在CD兩端電阻片熱功率大
C.兩種接法電阻片電阻圖丙的大
D.兩種接法電阻片電阻一樣大
4.如圖所示的電路中,由于電路出現(xiàn)故障,燈L1變暗,燈L2變亮,故障原因是( )
A.R4短路 B.R1斷路
C.R3斷路 D.R2短路
5.如圖所示
4、是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象,其中a、b分別表示路端電壓、負(fù)載電阻上電壓隨電流變化的情況,下面說法不正確的是( )
A.陰影部分的面積表示電源的輸出功率
B.陰影部分的面積表示電源的內(nèi)阻上消耗的功率
C.當(dāng)滿足α=β時,電源的輸出功率最大
D.當(dāng)滿足α>β時,電源的效率小于50%
6.如圖所示電路中,電源電動勢為E(內(nèi)阻不計),線圈L的自感系數(shù)較大,電阻不計。電容器C的電容足夠大,以下判斷正確的是( )
A.閉合S,電路穩(wěn)定后,電容器兩端電壓為E
B.閉合S,電路穩(wěn)定后,電容器的a極板帶正電
C.?dāng)嚅_S的瞬間,燈泡A不會閃亮
D.?dāng)嚅_S的瞬間,燈泡B立即熄滅
7.
5、如圖所示,R0為熱敏電阻(溫度降低電阻增大),D為理想二極管(正向電阻為零,反向電阻無窮大),C為平行板電容器,M點接地,在開關(guān)S閉合后,C中央有一帶電液滴剛好靜止。下列各項單獨操作可能使帶電液滴向上運動的是( ?。?
A.將熱敏電阻R0加熱
B.滑動變阻器R的滑動頭P向上移動
C.開關(guān)S斷開
D.電容器C的上極板向上移動
8.(多選)如圖甲所示,電源E=12 V,內(nèi)阻不計,燈泡L的額定電壓為9 V,其伏安特性曲線如圖乙所示,滑動變阻器R的最大阻值為10 Ω。則( )
A.燈泡L的阻值隨電流的增大而減小
B.燈泡L的額定功率為13.5 W
C.燈泡L消耗電功率的最小值是2 W
6、
D.滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)至少為6 Ω
9.某同學(xué)按如圖1所示連接電路,利用電壓傳感器研究電容器的放電過程。先使開關(guān)S接1,電容器充電完畢后將開關(guān)擲向2,可視為理想電壓表的電壓傳感器將電壓信息傳入計算機(jī),屏幕上顯示出電壓隨時間變化的U-t曲線,如圖2所示。電容器的電容C已知,且從圖中可讀出最大放電電壓U0,圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積S、任一點的點切線斜率k,但電源電動勢、內(nèi)電阻、定值電阻R均未知,根據(jù)題目所給的信息,下列物理量不能求出的是( )
A.電容器放出的總電荷量 B.電阻R兩端的最大電流
C.定值電阻R D.電源的電動勢和內(nèi)電阻
10.(多選)工業(yè)生產(chǎn)中需要物料配比的地
7、方常用“吊斗式”電子秤,如圖所示的是“吊斗式”電子秤的結(jié)構(gòu)圖,其中實現(xiàn)稱量的關(guān)鍵性元件是拉力傳感器。拉力傳感器的內(nèi)部電路如圖甲所示,R1、R2、R3是定值電阻,R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R0是對拉力敏感的應(yīng)變片電阻,其電阻值隨拉力變化的圖像如圖乙所示,已知料斗重1×103 N,沒裝料時Uba=0,g取10 m/s2。下列說法中正確的是( )
A.R3阻值為40 kΩ
B.裝料時,R0的阻值逐漸變大,Uba的值逐漸變小
C.拉力越大應(yīng)變片電阻阻值變大,Uba傳感器的示數(shù)也變大
D.應(yīng)變片作用是把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量
11.如圖所示的電路中,所用電源的電
8、動勢E=6 V,內(nèi)電阻r=2 Ω,電阻R1可調(diào)?,F(xiàn)將R1調(diào)到4 Ω后固定。已知R2=6 Ω,R3=12 Ω。
(1)開關(guān)S斷開和接通時,通過R1的電流分別為多大?
(2)為了使A、B之間電路的電功率在開關(guān)S接通時能達(dá)到最大值,應(yīng)將R1的阻值調(diào)到多大?這時A、B間消耗的最大電功率是多少?
12.如圖所示,電源電壓恒定,R2=6 Ω,R3=12 Ω,滑動變阻器R1的滑片P滑到中點,當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時,電流表的示數(shù)為3 A;當(dāng)開關(guān)S1閉合S2、S3都斷開時,電流表A的示數(shù)為0.6 A。求:
(1)電源電壓;
(2)滑動變阻器R1的最大阻值;
(3)當(dāng)S1、S3閉合
9、,S2斷開時,電路消耗的總功率。
答案
二、考點突破
1.【答案】A
【解析】上表面的電勢比下表面的低,根據(jù)左手定則可判斷自由電荷帶負(fù)電,穩(wěn)定時,,解得U=Bav,又I=nesv,S=ab,聯(lián)立解得,所以A正確。
2.【答案】AC
【解析】甲圖中的等效電動勢E甲=E,等效內(nèi)阻r甲=r+R0,乙圖的等效電動勢,等效內(nèi)阻,丙圖的等效電動勢E丙=E,等效內(nèi)阻r丙=R0,丁圖的等效電動勢E?。紼,等效內(nèi)阻r丁=R0,則E甲=E丙=E?。綞乙,r甲>r丙=r?。緍乙,故A、C正確。
3.【答案】B
【解析
10、】在總電阻一定的情況下,若分成兩部分的電阻越接近,則并聯(lián)情況下總電阻就越大,所以接在AB兩端的并聯(lián)總電阻較大,根據(jù)可知接在CD兩端電阻片熱功率大,故B正確。
4.【答案】B
【解析】若R4短路,燈L1被短路,燈L1不亮,故A錯誤;R1斷路時,外電路電阻增大,路端電壓增大,干路電流減小,則L1與R4并聯(lián)的總電流減小,L1電流減小,則燈L1變暗;路端電壓增大,而L1與R4并聯(lián)的電壓減小,則燈L2的電壓增大,燈L2變亮,故B正確;若R3斷路,外電阻增大,路端電壓增大,兩燈都變亮,故C錯誤;若R2短路,外電阻減小,路端電壓減小,R3中電流減小,總電流增大,則通過兩燈的電流增大,兩燈都變亮,故D錯誤
11、。
5.【答案】B
【解析】陰影部分的面積為路端電壓與電流的乘積,為電源的輸出功率,故A錯誤,B正確;由,當(dāng)滿足α=β時,內(nèi)外阻相等,輸出功率最大,但電源的效率為50%,外阻越大,效率越高,α>β時,即r>R,效率應(yīng)小于50%,故C、D錯誤。
6.【答案】A
【解析】閉合S,電路穩(wěn)定后,L相當(dāng)于一段導(dǎo)線,A被短路,所以C兩端的電壓等于B兩端的電壓,等于電源的電動勢E,故A正確;由圖知電容器的b極板帶正電,故B錯誤;斷開S的瞬間,L相當(dāng)于電源,與A組成回路,電流方向自左向右,會閃亮,故C錯誤;斷開S的瞬間,因電容器放電,則燈泡B不會立即熄滅,故D錯誤。
7.【答案】AC
【解析】要使
12、液滴向上運動,則應(yīng)增大液滴受到的電場力,即應(yīng)增大兩板間的電勢差。熱敏電阻加熱時,熱敏電阻阻值減小,則由閉合電路歐姆定律可知,滑動變阻器兩端的電壓增大,故電容器兩端的電壓增大,液滴向上運動,故A正確;當(dāng)變阻器的滑片向上移動時,滑動變阻器接入電阻減小,則總電流增大,內(nèi)壓及R0兩端的電壓增大,則滑動變阻器兩端的電壓減小,故不會充電,電容器兩端的電勢差不變,故B錯誤;開關(guān)S斷開時,電容器直接接在電源兩端,電壓增大,則液滴向上運動,故C正確;電容器C的上極板向上移動,d增大,則電容C減小,由于二極管具有單向?qū)щ娦?,電荷不會向右流出,所以電容器兩端的電勢差增大,由于U=QC,C=εS4πkd,E=U/d,
13、所以:E=4πkQεS,由于極板上的電量不變,而場強(qiáng)E與極板之間的距離無關(guān),所以電場強(qiáng)度E不變,液滴仍然靜止,故D錯誤。
8.【答案】BC
【解析】由I-U圖象可知,圖象的斜率為燈泡的電阻的倒數(shù),所以燈泡的電阻隨電流的增大而增大,故A錯誤;由圖象可知,燈泡的電壓U=9 V時,電流I=1.5 A,所以燈泡的額定功率P=UI=13.5 W,故B正確;當(dāng)R=10 Ω時,電流最小,燈泡消耗的電功率最小,如圖所示,可得此時燈泡的電流I′=1.0 A,電壓U′=2 V,所以燈泡的功率P′=U′I′=2 W,故C正確;因燈泡的額定電流為I=1.5 A,正常工作時的電阻,根據(jù)閉合電路歐姆定律有,可得,即滑
14、動變阻器接入電路的電阻至少為2 Ω,故D錯誤。
9.【答案】D
【解析】由Q=CU0,所以容器放出的總電荷量可求,所以A選項能求出;根據(jù)I=Q/t,變形得,Ut為圖象與坐標(biāo)軸所圍面積S可求,所以,則,所以C選項可求;電阻R兩端的最大電流即為電容器剛開始放電的時候,所以,選項B電阻R兩端的最大電流可求;根據(jù)題意只知道電源的電動勢等于電容器充滿電兩板間的電壓,也就是剛開始放電時的電壓,即E=U0,內(nèi)電阻無法求出,所以選項D不能求出。
10.【答案】AC
【解析】沒裝料時,根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可得R1兩端的電壓為:UR1=×12 V=8 V;從R-F圖中可得,沒裝料時,料斗重1×103 N,
15、此時R0=20 kΩ,所以R3兩端的電壓為UR3=×12 V= V,因為此時Uba=0,說明R1兩端的電壓和R3兩端的電壓相等,即=8 V,解得R3=40 kΩ,A正確;裝料時,由于R1所在支路電流恒定,所以a點的電勢恒定,而R3所在支路中R0逐漸增大,該支路電流減小,R3兩端的電壓減小,即b的電勢增大,所以Uba逐漸增大,B錯誤,C正確;應(yīng)變片作用是把拉力這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量,D錯誤。
11.【解析】(1)開關(guān)S斷開時,I1==0.5 A
開關(guān)接通時,R2、R3并聯(lián)的總電阻R23==4 Ω
I1′==0.6A。
(2)開關(guān)接通時,A、B之間的總電阻R23=4 Ω為定值,所以,只有當(dāng)R1′=0時,總電流最大,A、B之間的電功率才最大。此時I==1 A
PAB=I2R23=4 W。
12.【解析】(1)當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時,R2、R3并聯(lián)
電源電壓U=I并R并=3A×4Ω=12V
(2)當(dāng)開關(guān)S1閉合S2、S3都斷開時,R1、R2串聯(lián),可得:
所以R1=(R串-R2)×2=28 Ω。
(3)當(dāng)S1、S3閉合S2斷開時,只有R2工作,所以
。
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