高中物理各章易错题归纳稳恒电流
备战2024年高考物理考试易错点10 恒定电流(3大陷阱)(解析版)
易错点三:对恒定的两种图像的图线的斜率、截距、面积等理解不准 确
3.两类 U-I 图像的比较
电源的� − � 图像
电阻的� − � 图像
图像
物理意义 电源的路端电压随电路电流的变化关系.
电阻两端电压随电阻中的 电流的变化关系.
截距 纵轴截距:表示电路 断路 时的路端电压� = � . 过坐标原点,表示没有电
【答案】CD
【详解】
A.正常匀速行驶,后轮受到地面对它的静摩擦力使电动自行车向前运动,故 A 错误
C.由表格读出电机的额定电压 U=48V,额定电流 I=5.0A,电机输入的总功率为
P总 IU 48 5.0W 240W
故 C 正确;
D.额定输出功率
P出
200W
,电机正常工作时的效率
P出 P总
=
电源内阻�
=
� �0
.
电阻大小.
.
【易错点提醒一】混淆纯电阻电路和非纯电阻电路
【例 1】如图所示为一玩具起重机的电路示意图。电源电动势为 6 V,电源内电阻 r=0.5 Ω,
电阻 R=2.5 Ω。当电动机以 0.5 m/s 的速度匀速向上提升一质量为 320 g 的物体时(不计一切 摩擦,g=10 m/s2),标有“3 V 0.6 W”的灯泡刚好正常发光。则电动机的内阻为( )
(2)结论法 用口诀表述为“串反并同”: (1)所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、 消耗的电功率都将减小,反之则增大。 (2)所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、 消耗的电功率都将增大,反之则减小。
(3)极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端, 让电阻最大或电阻为零进行讨论。
高考物理稳恒电流易错剖析及解析
高考物理稳恒电流易错剖析及解析一、稳恒电流专项训练1.材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度.如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线,其中R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B.请按要求完成下列实验.(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0 T,不考虑磁场对电路其他部分的影响).要求误差较小.提供的器材如下:A.磁敏电阻,无磁场时阻值R0=150 ΩB.滑动变阻器R,总电阻约为20 ΩC.电流表A,量程2.5 mA,内阻约30 ΩD.电压表V,量程3 V,内阻约3 kΩE.直流电源E,电动势3 V,内阻不计F.开关S,导线若干(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表:123456U(V)0.000.450.91 1.50 1.79 2.71I(mA)0.000.300.60 1.00 1.20 1.80根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B=______Ω.结合题图可知待测磁场的磁感应强度B=______T.(3)试结合题图简要回答,磁感应强度B在0~0.2 T和0.4~1.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?________________________________________________________________________.(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?___________________________________________________________________________.【答案】(1)见解析图(2)1500;0.90(3)在0~0.2T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在2.如图1所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电.改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化.(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图,并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义.(2)a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率;b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件.(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和.【答案】(1)U–I图象如图所示:图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流(2)a如图所示:b.2 4 E r(3)见解析【解析】(1)U–I图像如图所示,其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流(2)a.如图所示b.电源输出的电功率:2222 ()2E EP I R RrR rR rR===+++当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为2max=4EPr(3)电动势定义式:WEq=非静电力根据能量守恒定律,在图1所示电路中,非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热,即22W I rt I Rt Irq IRq=+=+E Ir IR U U=+=+外内本题答案是:(1)U–I图像如图所示,其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流 (2)a .如图所示当外电路电阻R =r 时,电源输出的电功率最大,为2max =4E P r(3)E U U =+外内点睛:运用数学知识结合电路求出回路中最大输出功率的表达式,并求出当R =r 时,输出功率最大.3.能量守恒是自然界基本规律,能量转化通过做功实现。
高考物理电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及解析(3)
高考物理电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及解析(3)一、选择题1.在图中所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触片向b端移动时 ( )A.伏特表V读数增大,电容C的电荷量在减小B.安培表A的读数增大,电容C的电荷量在增大C.伏特表V的读数增大,安培表A的读数减小D.伏特表V的读数减小,安培表A的读数增大2.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。
如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象,图线b是某电阻R的U−I图象。
在该光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法中正确的是()A.硅光电池的电动势大于3.6VB.硅光电池的总功率为0.4WC.硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32WD.若将R换成阻值更大的电阻(光照不变),电源效率将减小3.如图所示,电路中A灯与B灯的电阻相同,电源的内阻不可忽略,则当滑动变阻器R 的滑动片P向上滑动时,两灯亮度的变化情况是()A.A灯变亮,B灯变亮B.A灯变暗,B灯变亮C.A灯变暗,B灯变暗D.A灯变亮,B灯变暗4.如图所示的电路,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略.现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是()A.a灯变亮,b灯和c灯变暗B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮5.如下图的电路中,当滑动变阻器的滑动头向下滑动时,A、B两灯亮度的变化情况为( )A.A灯和B灯都变亮B.A灯和B灯都变暗C.A灯变亮,B灯变暗D.A灯变暗,B灯变亮6.如图所示,电源电动势E=30V,内阻r=1Ω,直流电动机线圈电阻R M=1Ω,定值电阻R=9Ω。
闭合开关S,稳定后理想电压表示数为10V。
下列说法中正确的是()A.通过电动机的电流为10A B.通过电动机的电流为30 11AC.电动机的输出功率为16W D.电动机的输出功率为20W7.在如图所示的U I图像中,直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线II 为某一电阻R的伏安特性曲线。
高中物理易错题分析——稳恒电流
高中物理易错题分析——稳恒电流[内容和方法]本单元内容包括电流、产生持续电流的条件、电阻、电压、电动势、内电阻、路端电压、电功、电功率等基本概念,以及电阻串并联的特点、欧姆定律、电阻定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用等规律。
本单元涉及到的基本方法有运用电路分析法画出等效电路图,掌握电路在不同连接方式下结构特点,进而分析能量分配关系是最重要的方法;注意理想化模型与非理想化模型的区别与联系;熟练运用逻辑推理方法,分析局部电路与整体电路的关系[例题分析]在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:不对电路进行分析就照搬旧的解题套路乱套公式;逻辑推理时没有逐步展开,企图走“捷径”;造成思维“短路”;对含有电容器的问题忽略了动态变化过程的分析。
例1如图9-1所示,ε1=3V,r1=0.5Ω,R1=R2=5.5Ω,平行板电容器的两板距离d=1cm,当电键K接通时极板中的一个质量m=4×10-3g,电量为q=1.0×10-7C的带电微粒恰好处于静止状态。
求:(1)K断开后,微粒向什么方向运动,加速度多大?(2)若电容为1000pF,K断开后,有多少电量的电荷流过R2?【错解分析】错解:当电键K接通电路稳定时、电源ε1和ε2都给电容器极板充电,所以充电电压U=ε1+ε2。
带电粒子处于平衡状态,则所受合力为零,F-mg = 0ε2=U-ε1=1(v)当电键K断开后,电容器上只有电源给它充电,U′=ε2。
即带电粒子将以7.5m/s2的加速度向下做匀加速运动。
又Q1=CU=103×10-12×4=4×10-9CQ′=CU′=103×10-12×1=1×10-9C△Q=Q-Q′=3×10-9C极板上电量减少3×10-9C,也即K断开后,有电量为3×10-9C的电荷从R2由下至上流过。
高考物理易错题专题三物理稳恒电流(含解析)含解析
高考物理易错题专题三物理稳恒电流(含解析)含解析一、稳恒电流专项训练1.要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V)的伏安特性曲线,设计电路如图,图中定值电阻R为1KΩ,用于限流;电流表量程为10mA,内阻约为5Ω;电压表(未画出)量程为10V,内阻约为10KΩ;电源电动势E为12V,内阻不计。
(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择:a、阻值0到200Ω,额定电流b、阻值0到20Ω,额定电流本实验应选的滑动变阻器是(填“a”或“b”)(2)正确接线后,测得数据如下表12345678910U(V)0.00 3.00 6.00 6.16 6.28 6.32 6.36 6.38 6.39 6.400.000.000.000.060.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.50I(mA)a)根据以上数据,电压表是并联在M与之间的(填“O”或“P”)b)画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图为(无需数值)【答案】(1) a(2) a) Pb)【解析】(1)选择分压滑动变阻器时,要尽量选择电阻较小的,测量时电压变化影响小,但要保证仪器的安全。
B电阻的额定电流为,加在它上面的最大电压为10V,所以仪器不能正常使用,而选择a。
(2)电压表并联在M与P之间。
因为电压表加电压后一定有电流通过,但这时没有电流流过电流表,所以电流表不测量电压表的电流,这样电压表应该接在P点。
视频2.(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径,其示数如图所示,该金属导线的直径为mm.(2)用下列器材装成描绘电阻0R伏安特性曲线的电路,请将实物图连线成为实验电路.微安表μA(量程200μA,内阻约200Ω);电压表V(量程3V,内阻约10Ω);电阻0R(阻值约20 kΩ);滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1 A);电池组E(电动势3V,内阻不计);开关S及导线若干.【答案】(1)1.880(1.878~1.882均正确)(2)【解析】(1)首先读出固定刻度1.5 mm再读出可动刻度38. 0×0. 01 mm="0.380" mm 金属丝直径为(1.5+0.380) mm="1.880" mm .(注意半刻度线是否漏出;可动刻度需要估读)(2)描绘一个电阻的伏安特性曲线一般要求电压要从0开始调节,因此要采用分压电路.由于0VA 0100,0.5R R R R ==,因此μA 表要采用内接法,其电路原理图为 连线时按照上图中所标序号顺序连接即可.3.在如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内阻 r=0.5Ω,定值电阻R 1 =9Ω,R 2=5.5Ω,电键S 断开.①求流过电阻R 1的电流; ②求电阻 R 1消耗的电功率;③将S 闭合时,流过电阻R 1的电流大小如何变化? 【答案】(1)0.2A ;(2)0.36W ;(3)变大 【解析】试题分析:(1)电键S 断开时,根据闭合电路的欧姆定律求出电流;(2)根据211P I R =求出1R 消耗的电功率;(3)将S 闭合时回路中的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律分析电流的变化.(1)电键S 断开时,根据闭合电路的欧姆定律得:12EIR R r=++,解得:I=0.2A(2)根据211P I R =,得210.290.36P W =⨯= (3)将S 闭合时,2R 被短接,回路中的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律:EI R r=+,可知电流变大,即流过电阻1R 的电流变大 【点睛】本题主要考查了闭合电路的欧姆定律,解决本题的关键就是要知道闭合电路的欧姆定律的表达式,并且知道回路中的电阻变化了,根据闭合电路的欧姆定律可以判断电流的变化.4.如图所示的电路中,电炉电阻R =10Ω,电动机线圈的电阻r =1Ω,电路两端电压U =100V ,电流表的示数为30A ,问:(1)通过电动机的电流为多少?(2)通电一分钟,电动机做的有用功为多少? 【答案】(1)I 2=20A (2)W =9.6×104J 【解析】 【详解】根据欧姆定律,通过电炉的电流强度为:11001010U I A A R === 根据并联电路中的干路电流和支路电流的关系,则通过电动机的电流强度为:I 2=I -I 1=20 A.电动机的总功率为P =UI 2=100×20 W =2×103W. 因发热而损耗的功率为P ′=I 22r =400 W.电动机的有用功率(机械功率)为P ″=P -P ′=1.6×103W , 电动机通电1 min 做的有用功为W =P ″t =1.6×103×60 J =9.6×104J. 【点睛】题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉)和非纯电阻电路(电动机).在纯电阻电路中可运用欧姆定律I =U/R 直接求出电流强度,而非纯电阻电路中的电流强度只能运用干路和支路中电流强度的关系求出.在非纯电阻电路中,电功大于电热,两者的差值才是有用功.5.利用如图所示的电路可以测量电源的电动势和内电阻。
高考物理电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附解析
高考物理电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附解析一、选择题1.一平行板电容器C ,极板是水平放置的,电路如图所示.闭合电键,今有一质量为m 的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动.下列说法正确的是A .油滴带正电B .要使油滴上升,可增大滑动变阻器R 1的阻值C .只增大两极板间的距离,油滴将向下加速D .只将平行板电容器上极板向右平移少许,带电液滴将加速上升2.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。
在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。
质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。
如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U 的加速器加速后,形成细柱形的质子流。
已知细柱形的质子流横截面积为S ,其等效电流为I ;质子的质量为m ,其电量为e .那么这束质子流内单位体积的质子数n 是A 2I U eS mB I m eS eUC 2I eU eS mD 2Im eS eU3.在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图所示,R 1为电阻箱,R 2为半导体热敏电阻,C 为电容器.已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,则有( )A.若R1固定,当环境温度降低时电压表的示数减小B.若R1固定,当环境温度降低时R1消耗的功率增大C.若R1固定,当环境温度降低时,电容器C的电荷量减少D.若R1固定,环境温度不变,当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度减小4.如图所示,双量程电压表由表头G和两个电阻串联而成。
已知该表头的内阻,满偏电流,下列说法正确的是A.表头G的满偏电压为500VB.使用a、b两个端点时,其量程比使用a、c两个端点时大C.使用a、b两个端点时,其量程为0~10V,则R1为9.5kΩD.使用a、c两个端点时,其量程为0~100V,则为95kΩ5.电动机是把电能转化成机械能的一种设备,在工农业、交通运输、国防及家电、医疗领域广泛应用。
物理稳恒电流易错剖析含解析
物理稳恒电流易错剖析含解析一、稳恒电流专项训练1.如图10所示,P 、Q 为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,相距为L 1 ,处在竖直向下、磁感应强度大小为B 1的匀强磁场中.一导体杆ef 垂直于P 、Q 放在导轨上,在外力作用下向左做匀速直线运动.质量为m 、每边电阻均为r 、边长为L 2的正方形金属框abcd 置于倾斜角θ=30°的光滑绝缘斜面上(ad ∥MN ,bc ∥FG ,ab ∥MG, dc ∥FN),两顶点a 、d 通过细软导线与导轨P 、Q 相连,磁感应强度大小为B 2的匀强磁场垂直斜面向下,金属框恰好处于静止状态.不计其余电阻和细导线对a 、d 点的作用力. (1)通过ad 边的电流I ad 是多大? (2)导体杆ef 的运动速度v 是多大?【答案】(1)238mg B L (2)1238mgrB B dL【解析】试题分析:(1)设通过正方形金属框的总电流为I ,ab 边的电流为I ab ,dc 边的电流为I dc , 有I ab =34I ① I dc =14I ② 金属框受重力和安培力,处于静止状态,有mg =B 2I ab L 2+B 2I dc L 2 ③由①~③,解得I ab =2234mgB L ④ (2)由(1)可得I =22mgB L ⑤设导体杆切割磁感线产生的电动势为E ,有E =B 1L 1v ⑥设ad 、dc 、cb 三边电阻串联后与ab 边电阻并联的总电阻为R ,则R =34r ⑦ 根据闭合电路欧姆定律,有I =E R⑧ 由⑤~⑧,解得v =121234mgrB B L L ⑨ 考点:受力分析,安培力,感应电动势,欧姆定律等.2.在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”试验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为S =0.20mm 2的金属丝a 、b 、c 的电阻率,采用如图所示的实验电路.M 为金属丝c 的左端点,O 为金属丝a 的右端点,P 是金属丝上可移动的接触点.在实验过程中,电流表读数始终为I =1.25A ,电压表读数U 随OP 间距离x 的变化如下表:x /mm600 700 800 900 1000 120014001600180020002100220023002400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75⑴绘出电压表读数U 随OP 间距离x 变化的图线; ⑵求出金属丝的电阻率ρ,并进行比较.【答案】(1)如图所示; (2)电阻率的允许范围:a ρ:60.9610m -⨯Ω⋅~61.1010m -⨯Ω⋅b ρ:68.510m -⨯Ω⋅~71.1010m -⨯Ω⋅c ρ:60.9610m -⨯Ω⋅~61.1010m -⨯Ω⋅通过计算可知,金属丝a 与c 电阻率相同,远大于金属丝b 的电阻率. 【解析】(1)以OP 间距离x 为横轴,以电压表读数U 为纵轴,描点、连线绘出电压表读数U 随OP 间距离x 变化的图线. (2)根据电阻定律l R S ρ=可得S U S R l I lρ=⋅=⋅. 663(6.5 3.9)0.2010 1.04101.25(1000600)10a m m ρ----⨯⨯=Ω⋅=⨯Ω⋅⨯-⨯ 673(7.1 6.5)0.20109.6101.25(20001000)10b m m ρ----⨯⨯=Ω⋅=⨯Ω⋅⨯-⨯ 663(9.77.1)0.2010 1.04101.25(24002000)10c m m ρ----⨯⨯=Ω⋅=⨯Ω⋅⨯-⨯ 通过计算可知,金属丝a 与c 电阻率相同,远大于金属丝b 的电阻率.3.超导现象是20世纪人类重大发现之一,日前我国己研制出世界传输电流最大的高温超导电缆并成功示范运行.(l )超导体在温度特别低时电阻可以降到几乎为零,这种性质可以通过实验研究.将一个闭合超导金属圈环水平放置在匀强磁场中,磁感线垂直于圈环平面向上,逐渐降低温度使环发生由正常态到超导态的转变后突然撤去磁场,若此后环中的电流不随时间变化.则表明其电阻为零.请指出自上往下看环中电流方向,并说明理由.(2)为探究该圆环在超导状态的电阻率上限ρ,研究人员测得撤去磁场后环中电流为I ,并经一年以上的时间t 未检测出电流变化.实际上仪器只能检测出大于△I 的电流变化,其中△I<<I ,当电流的变化小于△I 时,仪器检测不出电流的变化,研究人员便认为电流没有变化.设环的横截面积为S ,环中定向移动电子的平均速率为v ,电子质量为m 、电荷量为e .试用上述给出的各物理量,推导出ρ的表达式.(3)若仍使用上述测量仪器,实验持续时间依旧为t .为使实验获得的该圆环在超导状态的电阻率上限ρ的准确程度更高,请提出你的建议,并简要说明实现方法. 【答案】(1)见解析 (2)(3)见解析【解析】(1)逆时针方向。
高中物理稳恒电流易错剖析及解析
高中物理稳恒电流易错剖析及解析一、稳恒电流专项训练1. 4~1.0T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化) (4)磁场反向,磁敏电阻的阻值不变. 【解析】(1)当B =0.6T 时,磁敏电阻阻值约为6×150Ω=900Ω,当B =1.0T 时,磁敏电阻阻值约为11×150Ω=1650Ω.由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多,故滑动变阻器选择分压式接法;由于xVA xR R R R >,所以电流表应内接.电路图如图所示.(2)方法一:根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为:130.4515000.3010R -=Ω=Ω⨯,230.911516.70.6010R -=Ω=Ω⨯,331.5015001.0010R -=Ω=Ω⨯,431.791491.71.2010R -=Ω=Ω⨯,532.7115051.8010R -=Ω=Ω⨯, 故电阻的测量值为1234515035R R R R R R ++++=Ω=Ω(1500-1503Ω都算正确.) 由于0150010150R R ==,从图1中可以读出B =0.9T 方法二:作出表中的数据作出U -I 图象,图象的斜率即为电阻(略).(3)在0~0.2T 范围,图线为曲线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化);在0.4~1.0T 范围内,图线为直线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化);(4)从图3中可以看出,当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时,磁敏电阻的阻值相等,故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关.本题以最新的科技成果为背景,考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力.从新材料、新情景中舍弃无关因素,会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题,及如何根据测得的U 、I 值求电阻.第(3)、(4)问则考查考生思维的灵敏度和创新能力.总之本题是一道以能力立意为主,充分体现新课程标准的三维目标,考查学生的创新能力、获取新知识的能力、建模能力的一道好题.2.为了测量一个阻值较大的末知电阻,某同学使用了干电池(1.5V ),毫安表(1mA ),电阻箱(0~9999W ),电键,导线等器材.该同学设计的实验电路如图甲所示,实验时,将电阻箱阻值置于最大,断开2K ,闭合1K ,减小电阻箱的阻值,使电流表的示数为1I =1.00mA ,记录电流强度值;然后保持电阻箱阻值不变,断开1K ,闭合2K ,此时电流表示数为1I =0.80mA ,记录电流强度值.由此可得被测电阻的阻值为____W .经分析,该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致,因此会造成误差.为避免电源对实验结果的影响,又设计了如图乙所示的实验电路,实验过程如下: 断开1K ,闭合2K ,此时电流表指针处于某一位置,记录相应的电流值,其大小为I ;断开2K ,闭合1K ,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数为___ ,记录此时电阻箱的阻值,其大小为0R .由此可测出x R = .【答案】0375,,I R 【解析】解:方案一中根据闭合电路欧姆定律,有E=I 1(r+R 1+R 2) (其中r 为电源内阻,R 1为电阻箱电阻,R 2为电流表内阻) E=I 2(r+R 1+R 2+R ) 由以上两式可解得 R=375Ω方案二是利用电阻箱等效替代电阻R 0,故电流表读数不变,为I ,电阻箱的阻值为R 0. 故答案为375,I ,R 0.【点评】本题关键是根据闭合电路欧姆定律列方程,然后联立求解;第二方案是用等效替代法,要保证电流相等.3.(18分) 如图所示,金属导轨MNC 和PQD ,MN 与PQ 平行且间距为L ,所在平面与水平面夹角为α,N 、Q 连线与MN 垂直,M 、P 间接有阻值为R 的电阻;光滑直导轨NC 和QD 在同一水平面内,与NQ 的夹角都为锐角θ。
高考物理中山电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及解析
高考物理中山电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及解析一、选择题1.以下四种规格的用电器,让它们在额定电压下工作相同的时间,下列说法正确的是()A.电动机输出功率为650W B.电风扇和电烙铁产生的热量相同C.电风扇和电烙铁消耗的电能相同D.日光灯消耗的电能全部转化为光能2.图中小灯泡的规格都相同,两个电路中的电池也相同。
实验发现多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。
对这一现象的分析正确的是()A.灯泡两端电压不变,由于并联分电流,每个小灯泡分得的电流变小,因此灯泡亮度变暗B.电源电动势不变,外电路电压变大,但由于并联分电流,每个小灯泡分得的电流变小,因此灯泡亮度变暗C.电源电动势不变,外电路电压变小,因此灯泡亮度变暗D.并联导致电源电动势变小,因此灯泡亮度变暗3.如图所示,双量程电压表由表头G和两个电阻串联而成。
已知该表头的内阻,满偏电流,下列说法正确的是A.表头G的满偏电压为500VB.使用a、b两个端点时,其量程比使用a、c两个端点时大C.使用a、b两个端点时,其量程为0~10V,则R1为9.5kΩD.使用a、c两个端点时,其量程为0~100V,则为95kΩ4.如图所示,图线a是某一电源的U-I曲线,图线b是一定值电阻的U-I曲线.若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(已知该电源的内阻r=2.0Ω),则说法错误的是()A.该定值电阻为6ΩB.该电源的电动势为20VC.将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大D.将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大5.如图所示的电路,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略.现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是()A.a灯变亮,b灯和c灯变暗B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮6.某同学利用一块表头和三个定值电阻设计了如图所示的电表,该电表有1、2两个量程.关于该电表,下列说法中正确的是A.测电压时,量程1一定小于量程2,与R1、R2和R3的阻值无关B .测电流时,量程1一定大于量程2,与R 1、R 2和R 3的阻值无关C .测电压时,量程1与量程2间的大小关系与R 1、R 2和R 3的阻值有关D .测电流时,量程1与量程2间的大小关系与R 1、R 2和R 3的阻值有关7.如图所示,定值电阻R =20Ω,电动机线圈的电阻R 0=10Ω,当开关S 断开时,电流表的示数是0.5A .当开关S 闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I 和电路消耗的电功率P 应是( )A .I =1.5AB .I <1.5AC .P =15WD .P >15W8.电线是家庭装修中不可或缺的基础建材,电线的质量直接关系到用电安全。
高考物理易错题专题三物理稳恒电流(含解析)及解析
高考物理易错题专题三物理稳恒电流(含解析)及解析一、稳恒电流专项训练1.材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt ),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t =0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常量.金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:在0℃时,铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m ,碳的电阻率为3.5×10-5Ω·m ;在0℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m 的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化).【答案】3.8×10-3m【解析】【分析】【详解】设所需碳棒的长度为L 1,电阻率为1ρ,电阻恒温系数为1α;铜棒的长度为2L ,电阻率为2ρ,电阻恒温系数为2α.根据题意有1101)l t ρρα=+(①2202)l t ρρα=+(②式中1020ρρ、分别为碳和铜在0℃时的电阻率.设碳棒的电阻为1R ,铜棒的电阻为2R ,有111L R S ρ=③,222L R Sρ=④ 式中S 为碳棒与铜棒的横截面积.碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为 12R R R =+⑤,012L L L =+⑥式中0 1.0m L = 联立以上各式得:10112022121020L L L L R t S S Sραραρρ+=++⑦ 要使电阻R 不随温度t 变化,⑦式中t 的系数必须为零.即101120220L L ραρα+=⑧ 联立⑥⑧得:20210202101L L ραραρα=-⑨ 代入数据解得:313810m L -=⨯.⑩ 【点睛】考点:考查了电阻定律的综合应用本题分析过程非常复杂,难度较大,关键是对题中的信息能够吃投,比如哦要使电阻R 不随温度t 变化,需要满足的条件2.(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径,其示数如图所示,该金属导线的直径为mm.(2)用下列器材装成描绘电阻0R伏安特性曲线的电路,请将实物图连线成为实验电路.微安表μA(量程200μA,内阻约200Ω);电压表V(量程3V,内阻约10Ω);电阻0R(阻值约20 kΩ);滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1 A);电池组E(电动势3V,内阻不计);开关S及导线若干.【答案】(1)1.880(1.878~1.882均正确)(2)【解析】(1)首先读出固定刻度1.5 mm再读出可动刻度38. 0×0. 01 mm="0.380" mm金属丝直径为(1.5+0.380) mm="1.880" mm.(注意半刻度线是否漏出;可动刻度需要估读)(2)描绘一个电阻的伏安特性曲线一般要求电压要从0开始调节,因此要采用分压电路.由于0V A 0100,0.5R R R R ==,因此μA 表要采用内接法,其电路原理图为 连线时按照上图中所标序号顺序连接即可.3.如图所示,已知电源电动势E=20V ,内阻r=lΩ,当接入固定电阻R=3Ω时,电路中标有“3V,6W”的灯泡L 和内阻R D =1Ω的小型直流电动机D 都恰能正常工作.试求:(1)流过灯泡的电流(2)固定电阻的发热功率(3)电动机输出的机械功率【答案】(1)2A (2)7V (3)12W【解析】(1)接通电路后,小灯泡正常工作,由灯泡上的额定电压U 和额定功率P 的数值 可得流过灯泡的电流为:=2A (2)根据热功率公式,可得固定电阻的发热功率:=12W(3)根据闭合电路欧姆定律,可知电动机两端的电压:=9V电动机消耗的功率:=18W一部分是线圈内阻的发热功率:=4W另一部分转换为机械功率输出,则=14W 【点睛】(1)由灯泡正常发光,可以求出灯泡中的电流;(2)知道电阻中流过的电流,就可利用热功率方程,求出热功率;(3)电动机消耗的电功率有两个去向:一部分是线圈内阻的发热功率;另一部分转化为机械功率输出。
高考物理专题电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编含解析
高考物理专题电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编含解析一、选择题1.如图所示,a、b端接入电源,当滑动变阻器滑片P向下滑动时,电路中两个灯泡都不亮,用电压表检查电路时,测得U ab=U,U cd=U,U ac=0,U bd=0,则故障原因可能是…( )A.变阻器短路B.变阻器断路C.a、c间灯泡断路D.两个灯泡都断路2.一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3 h,待机时间100 h”,则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为()A.1.8 W,5.4×10-2WB.3.6 W,0.108 WC.0.6 W,1.8×10-2WD.6.48×103 W,1.94×102W3.如图所示,双量程电压表由表头G和两个电阻串联而成。
已知该表头的内阻,满偏电流,下列说法正确的是A.表头G的满偏电压为500VB.使用a、b两个端点时,其量程比使用a、c两个端点时大C.使用a、b两个端点时,其量程为0~10V,则R1为9.5kΩD.使用a、c两个端点时,其量程为0~100V,则为95kΩ4.如图所示电路中,A、B两灯均正常发光,R为一滑动变阻器,若将滑动片P向下滑动,则()A.A灯变亮B.B灯变亮C.总电流变小D.R1上消耗功率变大5.如图所示,直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线,直线B为电阻R两端电压与通过该电阻流关系的伏安图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,电源的输出功率和效率分别是()A.2W,66.7%B.2W,33.3%C.4W,33.3%D.4W,66.7%6.如图是某款能一件自动上水的全自动智能电热壶,当壶内水位过低时能自动加满水,加热之后的水,时间长了冷却,机器又可以自动加热到设定温度。
某同学为了研究其工作原理,经进一步查阅厂家相关技术说明了解到:“一键加水”是由一水泵(电动机)和传感器来实现的,单独对这一部分进行测试时发现,当其两端所加电压110VU=时,电动机带不动负载,因此不转动,此时通过它的电流12AI=;当其两端所加电压236VU=时(通过变压器实现),电动机能带动负载正常运转,这时电流21AI=,则下列说法正确的是()A.这种电热壶工作时加热部分的电阻值约为5ΩB.正常工作时,其输出的机械功率为31WC.正常工作时,其电动机内阻两端电压为32VD.使用一天该水壶消耗的电能为36KWh7.如图所示,电源电动势E=30V,内阻r=1Ω,直流电动机线圈电阻R M=1Ω,定值电阻R=9Ω。
高考物理最新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及解析
高考物理最新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及解析一、选择题1.在如图所示的电路中,电源电压U =12V ,定值电R 1=R 2=R 3=10Ω.则电压表的读数为( )A .6VB .4VC .8VD .12V2.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。
在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。
质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。
如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U 的加速器加速后,形成细柱形的质子流。
已知细柱形的质子流横截面积为S ,其等效电流为I ;质子的质量为m ,其电量为e .那么这束质子流内单位体积的质子数n 是A .2I U eS mB .I m eS eU C .2I eU eS m D .2Im eS eU3.如图所示的电路,R 1、R 2、R 4均为定值电阻,R 3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.起初电容器中悬停一质量为m 的带电尘埃,当环境温度降低时,下列说法正确的是( )A .电压表和电流表的示数都减小B .电压表和电流表的示数都增大C.电压表和电流表的示数变化量之比保持不变D.带电尘埃将向下极板运动4.在如图所示的电路中,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势为E,内阻为r。
现将变阻器R的滑片稍向下滑动一些,则()A.b灯和c灯变暗,a灯变亮B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮5.如图电路中,电源电动势为E、内阻为r,R0为定值电阻,电容器的电容为C.闭合开关S,增大可变电阻R的阻值,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,则下列说法错误的是A.变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变B.电压表示数变大,电流表示数变小C.电阻R0两端电压减小,减小量为ΔUD.电容器的带电量增大,增加量为CΔU6.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附答案解析
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附答案解析一、选择题1.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图所示),下列说法正确的是()A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗的总功率不变2.如图所示的电路,R1、R2、R4均为定值电阻,R3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.起初电容器中悬停一质量为m的带电尘埃,当环境温度降低时,下列说法正确的是()A.电压表和电流表的示数都减小B.电压表和电流表的示数都增大C.电压表和电流表的示数变化量之比保持不变D.带电尘埃将向下极板运动3.如图电路中,电源电动势为E、内阻为r,R0为定值电阻,电容器的电容为C.闭合开关S,增大可变电阻R的阻值,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,则下列说法错误的是A.变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变B.电压表示数变大,电流表示数变小C.电阻R0两端电压减小,减小量为ΔUD.电容器的带电量增大,增加量为CΔU4.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。
如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象,图线b是某电阻R的U−I图象。
在该光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法中正确的是( )A .硅光电池的电动势大于3.6VB .硅光电池的总功率为0.4WC .硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32WD .若将R 换成阻值更大的电阻(光照不变),电源效率将减小5.如今电动动力平衡车非常受年轻人的喜爱,已慢慢成为街头的一种时尚,如图所示为某款电动平衡车的部分参数,则该电动平衡车( )电池容量:5000mAh充电器输出:直流24V/1000mA续航里程:40km 额定功率:40W行驶速度:20km/h ≤ 工作电压:24VA .电池从完全没电到充满电所需的时间约为8.3hB .电池最多能储存的电能为54.3210J ⨯C .骑行时的工作电流为1AD .充满电后能工作5h6.如图,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3为定值电阻,S 0、S 为开关,V 与A 分别为电压表与电流表.初始时S 0与S 均闭合,现将S 断开,则( )A .V 的读数变大,A 的读数变小B .V 的读数变大,A 的读数变大C .V 的读数变小,A 的读数变小D .V 的读数变小,A 的读数变大7.如图所示,直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线,直线B为电阻R两端电压与通过该电阻流关系的伏安图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,电源的输出功率和效率分别是()A.2W,66.7%B.2W,33.3%C.4W,33.3%D.4W,66.7%8.如图所示,用粗细均匀的同种金属导线制成的两个正方形单匝线圈a、b,垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,a的边长为L,b的边长为2L。
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附答案解析(1)
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附答案解析(1)一、选择题1.在如图所示的电路中,电源电压U =12V ,定值电R 1=R 2=R 3=10Ω.则电压表的读数为( )A .6VB .4VC .8VD .12V2.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。
在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。
质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。
如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U 的加速器加速后,形成细柱形的质子流。
已知细柱形的质子流横截面积为S ,其等效电流为I ;质子的质量为m ,其电量为e .那么这束质子流内单位体积的质子数n 是A 2I U eS mB I m eS eUC 2I eU eS mD 2Im eS eU3.图中小灯泡的规格都相同,两个电路中的电池也相同。
实验发现多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。
对这一现象的分析正确的是( )A.灯泡两端电压不变,由于并联分电流,每个小灯泡分得的电流变小,因此灯泡亮度变暗B.电源电动势不变,外电路电压变大,但由于并联分电流,每个小灯泡分得的电流变小,因此灯泡亮度变暗C.电源电动势不变,外电路电压变小,因此灯泡亮度变暗D.并联导致电源电动势变小,因此灯泡亮度变暗4.物理学中常用两个物理量的比值定义一个新的物理量,如速度是用位移与时间的比值来定义的,即xvt=.下面四个物理量的表达式不属于...比值定义的是A.电流qIt=B.电势PEqϕ=C.电容QCU=D.电阻lRSρ=5.在如图所示的电路中,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势为E,内阻为r。
现将变阻器R的滑片稍向下滑动一些,则()A.b灯和c灯变暗,a灯变亮B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮6.如图是某品牌手机电池的铭牌,根据你所学的物理知识进行判断,下列说法正确的是A.“3000mAh”表示该电池储存的电能最多10800JB.“11.55Wh”表示该电池储存的电能最多为41580JC.一个标注为“3V,4000F”的超级电容器容纳的电荷量肯定比该电池能释放的电荷量多D.用匹配的充电器给电池充电,若把电池从电量为10%充电到40%花了30分钟,则充电器消耗的平均电功率为6.93W7.如图电路中,电源电动势为E、内阻为r,R0为定值电阻,电容器的电容为C.闭合开关S,增大可变电阻R的阻值,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,则下列说法错误的是A.变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变B.电压表示数变大,电流表示数变小C.电阻R0两端电压减小,减小量为ΔUD.电容器的带电量增大,增加量为CΔU8.如图所示,直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线,直线B为电阻R两端电压与通过该电阻流关系的伏安图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,电源的输出功率和效率分别是()A.2W,66.7%B.2W,33.3%C.4W,33.3%D.4W,66.7%9.如图所示的电路,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略.现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是()A.a灯变亮,b灯和c灯变暗B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮10.如图所示,定值电阻R=20Ω,电动机线圈的电阻R0=10Ω,当开关S断开时,电流表的示数是0.5A.当开关S闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()A.I=1.5A B.I<1.5AC.P=15W D.P>15W11.在如图所示的U I-图像中,直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线II为某一电阻R的伏安特性曲线。
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附解析
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编附解析一、选择题1.在如图所示电路中,合上开关S,将滑动变阻器R2的滑动触点向b端移动,则三个电表A1、A2和V的示数I1、I2和U的变化情况是()A.I1增大,I2不变,U增大 B.I1减小,I2不变,U减小C.I1增大,I2减小,U增大 D.I1减小,I2增大,U减小2.一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3 h,待机时间100 h”,则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为()A.1.8 W,5.4×10-2WB.3.6 W,0.108 WC.0.6 W,1.8×10-2WD.6.48×103 W,1.94×102W3.如图所示的电路,R1、R2、R4均为定值电阻,R3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.起初电容器中悬停一质量为m的带电尘埃,当环境温度降低时,下列说法正确的是()A.电压表和电流表的示数都减小B.电压表和电流表的示数都增大C.电压表和电流表的示数变化量之比保持不变D.带电尘埃将向下极板运动4.如图所示,直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线,直线B为电阻R两端电压与通过该电阻流关系的伏安图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,电源的输出功率和效率分别是()A.2W,66.7%B.2W,33.3%C.4W,33.3%D.4W,66.7%5.如图为某扫地机器人,已知其工作的额定电压为15V,额定功率为30W,充电额定电压为24V,额定电流为0.5A,电池容量为2000mAh,则下列说法中错误的是()A.电池容量是指电池储存电能的大小B.机器人充满电后连续工作时间约为1hC.机器人正常工作时的电流为2AD.机器人充满电大约需要4h6.如图是某款能一件自动上水的全自动智能电热壶,当壶内水位过低时能自动加满水,加热之后的水,时间长了冷却,机器又可以自动加热到设定温度。
高考物理襄阳电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及答案
高考物理襄阳电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及答案一、选择题1.一平行板电容器C ,极板是水平放置的,电路如图所示.闭合电键,今有一质量为m 的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动.下列说法正确的是A .油滴带正电B .要使油滴上升,可增大滑动变阻器R 1的阻值C .只增大两极板间的距离,油滴将向下加速D .只将平行板电容器上极板向右平移少许,带电液滴将加速上升2.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。
在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。
质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。
如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U 的加速器加速后,形成细柱形的质子流。
已知细柱形的质子流横截面积为S ,其等效电流为I ;质子的质量为m ,其电量为e .那么这束质子流内单位体积的质子数n 是A 2I U eS mB I m eS eUC 2I eU eS mD 2Im eS eU3.在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图所示,R 1为电阻箱,R 2为半导体热敏电阻,C 为电容器.已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,则有( )A.若R1固定,当环境温度降低时电压表的示数减小B.若R1固定,当环境温度降低时R1消耗的功率增大C.若R1固定,当环境温度降低时,电容器C的电荷量减少D.若R1固定,环境温度不变,当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度减小4.如图所示,双量程电压表由表头G和两个电阻串联而成。
已知该表头的内阻,满偏电流,下列说法正确的是A.表头G的满偏电压为500VB.使用a、b两个端点时,其量程比使用a、c两个端点时大C.使用a、b两个端点时,其量程为0~10V,则R1为9.5kΩD.使用a、c两个端点时,其量程为0~100V,则为95kΩ5.如图所示的电路,R1、R2、R4均为定值电阻,R3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.起初电容器中悬停一质量为m的带电尘埃,当环境温度降低时,下列说法正确的是()A.电压表和电流表的示数都减小B.电压表和电流表的示数都增大C.电压表和电流表的示数变化量之比保持不变D.带电尘埃将向下极板运动6.如图所示,直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线,直线B为电阻R两端电压与通过该电阻流关系的伏安图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,电源的输出功率和效率分别是()A.2W,66.7%B.2W,33.3%C.4W,33.3%D.4W,66.7%7.如图所示,定值电阻R=20Ω,电动机线圈的电阻R0=10Ω,当开关S断开时,电流表的示数是0.5A.当开关S闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()A.I=1.5A B.I<1.5AC.P=15W D.P>15W8.如图所示,电源电动势为E,内阻为r.电路中的2R、3R分别为总阻值一定的滑动变阻器,0R为定值电阻,1R为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.下列说法中正确的是()A.只逐渐增大1R的光照强度,电阻0R消耗的电功率变大,电阻3R中有向上的电流B.只调节电阻3R的滑动端2P向上端移动时,电源消耗的功率变大,电阻3R中有向上的电流C.只调节电阻2R的滑动端1P向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动D.若断开开关S,电容器所带电荷量变大,带电微粒向上运动9.电源电动势为3V、内阻为2Ω,灯的电阻为1Ω,滑动变阻器变化范围为0~5Ω,如图所示连接,在滑动变阻器滑片从左向右滑动的过程中,下列描述正确的是()A.灯的亮度逐渐先变暗后变亮B.电源的输出功率逐渐减小C.滑动变阻器的功率先变大后变小D.电源的效率逐渐减小10.用两只完全相同的电流表分别改装成一只电流表和一只电压表.将它们串联起来接入电路中,如图所示,接通电路后,下列判断正确的是A.两只电表的指针都不偏转B.两只电表的指针偏转角相同C.电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角D.电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角图像中,直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线11.在如图所示的U III为某一电阻R的伏安特性曲线。
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及答案解析(1)
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编及答案解析(1)一、选择题1.竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球,将平行金属板按图所示的电路图连接。
绝缘线与左极板的夹角为θ。
当滑动变阻器R的滑片在a位置时,电流表的读数为I1,夹角为θ1;当滑片在b位置时,电流表的读数为I2,夹角为θ2,则()A.θ1<θ2,I1<I2B.θ1>θ2,I1>I2C.θ1=θ2,I1=I2D.θ1<θ2,I1=I22.如图所示的电路中,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()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.电源内阻消耗的电压变大3.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。
在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。
质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。
如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。
已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电量为e.那么这束质子流内单位体积的质子数n是A2 I U eS mB .I m eS eUC .2I eU eS m D .2Im eS eU4.如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路,实验时先使开关S 与1 端相连,电源向电容器充电,待电路稳定后把开关S 掷向2 端,电容器通过电阻放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的i ﹣t 曲线,这个曲线的横坐标是放电时间,纵坐标是放电电流。
仅由这个i ﹣t 曲线所提供的信息可以估算出A .电容器的电容B .一段时间内电容器放电的电荷量C .某时刻电容器两极板间的电压D .一段时间内电阻产生的热量5.图中小灯泡的规格都相同,两个电路中的电池也相同。
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编含答案解析(4)
高考物理新电磁学知识点之稳恒电流易错题汇编含答案解析(4)一、选择题1.如图所示,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器4R的滑片向b端移动时,则()A.质点P将向上运动B.电流表读数减小C.电压表读数减小D.3R上消耗的功率增大2.如图所示电路中,A、B两灯均正常发光,R为一滑动变阻器,若将滑动片P向下滑动,则()A.A灯变亮B.B灯变亮C.总电流变小D.R1上消耗功率变大3.如图所示的电路,R1、R2、R4均为定值电阻,R3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.起初电容器中悬停一质量为m的带电尘埃,当环境温度降低时,下列说法正确的是()A.电压表和电流表的示数都减小B.电压表和电流表的示数都增大C.电压表和电流表的示数变化量之比保持不变D.带电尘埃将向下极板运动4.在如图所示的电路中,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势为E,内阻为r。
现将变阻器R的滑片稍向下滑动一些,则()A.b灯和c灯变暗,a灯变亮B.a灯和c灯变亮,b灯变暗C.a灯和c灯变暗,b灯变亮D.a灯和b灯变暗,c灯变亮5.如图是某款能一件自动上水的全自动智能电热壶,当壶内水位过低时能自动加满水,加热之后的水,时间长了冷却,机器又可以自动加热到设定温度。
某同学为了研究其工作原理,经进一步查阅厂家相关技术说明了解到:“一键加水”是由一水泵(电动机)和传感器来实现的,单独对这一部分进行测试时发现,当其两端所加电压110VU=时,电动机带不动负载,因此不转动,此时通过它的电流12AI=;当其两端所加电压236VU=时(通过变压器实现),电动机能带动负载正常运转,这时电流21AI=,则下列说法正确的是()A.这种电热壶工作时加热部分的电阻值约为5ΩB.正常工作时,其输出的机械功率为31WC.正常工作时,其电动机内阻两端电压为32VD.使用一天该水壶消耗的电能为36KWh6.如图所示,电源电动势E=30V,内阻r=1Ω,直流电动机线圈电阻R M=1Ω,定值电阻R=9Ω。
高考物理易错题专题三稳恒电流(含解析)及解析
高考物理易错题专题三稳恒电流(含解析)及解析一、稳恒电流专项训练1.在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”试验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为S =0.20mm 2的金属丝a 、b 、c 的电阻率,采用如图所示的实验电路.M 为金属丝c 的左端点,O 为金属丝a 的右端点,P 是金属丝上可移动的接触点.在实验过程中,电流表读数始终为I =1.25A ,电压表读数U 随OP 间距离x 的变化如下表:x /mm600 700 800 900 1000 120014001600180020002100220023002400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75⑴绘出电压表读数U 随OP 间距离x 变化的图线; ⑵求出金属丝的电阻率ρ,并进行比较.【答案】(1)如图所示; (2)电阻率的允许范围:a ρ:60.9610m -⨯Ω⋅~61.1010m -⨯Ω⋅b ρ:68.510m -⨯Ω⋅~71.1010m -⨯Ω⋅c ρ:60.9610m -⨯Ω⋅~61.1010m -⨯Ω⋅通过计算可知,金属丝a 与c 电阻率相同,远大于金属丝b 的电阻率. 【解析】(1)以OP 间距离x 为横轴,以电压表读数U 为纵轴,描点、连线绘出电压表读数U 随OP 间距离x 变化的图线. (2)根据电阻定律l R S ρ=可得S U S R l I lρ=⋅=⋅. 663(6.5 3.9)0.2010 1.04101.25(1000600)10a m m ρ----⨯⨯=Ω⋅=⨯Ω⋅⨯-⨯ 673(7.1 6.5)0.20109.6101.25(20001000)10b m m ρ----⨯⨯=Ω⋅=⨯Ω⋅⨯-⨯ 663(9.77.1)0.2010 1.04101.25(24002000)10c m m ρ----⨯⨯=Ω⋅=⨯Ω⋅⨯-⨯ 通过计算可知,金属丝a 与c 电阻率相同,远大于金属丝b 的电阻率.2.(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径,其示数如图所示,该金属导线的直径为 mm .(2)用下列器材装成描绘电阻0R 伏安特性曲线的电路,请将实物图连线成为实验电路. 微安表μA (量程200μA ,内阻约200Ω); 电压表V (量程3V ,内阻约10Ω); 电阻0R (阻值约20 kΩ);滑动变阻器R (最大阻值50Ω,额定电流1 A ); 电池组E (电动势3V ,内阻不计);开关S 及导线若干.【答案】(1)1.880(1.878~1.882均正确) (2)【解析】(1)首先读出固定刻度1.5 mm再读出可动刻度38. 0×0. 01 mm="0.380" mm 金属丝直径为(1.5+0.380) mm="1.880" mm .(注意半刻度线是否漏出;可动刻度需要估读)(2)描绘一个电阻的伏安特性曲线一般要求电压要从0开始调节,因此要采用分压电路.由于0VA 0100,0.5R R R R ==,因此μA 表要采用内接法,其电路原理图为 连线时按照上图中所标序号顺序连接即可.3.守恒定律是自然界中某种物理量的值恒定不变的规律,它为我们解决许多实际问题提供了依据.在物理学中这样的守恒定律有很多,例如:电荷守恒定律、质量守恒定律、能量守恒定律等等.(1)根据电荷守恒定律可知:一段导体中通有恒定电流时,在相等时间内通过导体不同截面的电荷量都是相同的.a .己知带电粒子电荷量均为g ,粒子定向移动所形成的电流强度为,求在时间t 内通过某一截面的粒子数N .b .直线加速器是一种通过高压电场使带电粒子加速的装置.带电粒子从粒子源处持续发出,假定带电粒子的初速度为零,加速过程中做的匀加速直线运动.如图l 所示,在距粒子源l 1、l 2两处分别取一小段长度相等的粒子流I ∆.已知l l :l 2=1:4,这两小段粒子流中所含的粒子数分别为n 1和n 2,求:n 1:n 2.(2)在实际生活中经常看到这种现象:适当调整开关,可以看到从水龙头中流出的水柱越来越细,如图2所示,垂 直于水柱的横截面可视为圆.在水柱上取两个横截面A 、B ,经过A 、B 的水流速度大小分别为v I 、v 2;A 、B 直径分别为d 1、d 2,且d 1:d 2=2:1.求:水流的速度大小之 比v 1:v 2.(3)如图3所示:一盛有水的大容器,其侧面有一个水平的短细管,水能够从细管中喷出;容器中水面的面积S l 远远大于细管内的横截面积S 2;重力加速度为g .假设 水不可压缩,而且没有粘滞性.a .推理说明:容器中液面下降的速度比细管中的水流速度小很多,可以忽略不计:b .在上述基础上,求:当液面距离细管的高度为h 时, 细管中的水流速度v .【答案】(1)a. Q It N q q== ;b. 21:2:1n n =;(2)221221::1:4v v d d ==;(3)a.设:水面下降速度为1v ,细管内的水流速度为v .按照水不可压缩的条件,可知水的体积守恒或流量守恒,即:12Sv Sv =,由12S S >>,可得12v v <<.所以:液体面下降的速度1v 比细管中的水流速度可以忽略不计. b. 2v gh 【解析】 【分析】 【详解】 (1)a.电流Q I t=, 电量Q Nq = 粒子数Q It N q q== b.根据2v ax =可知在距粒子源1l 、2l 两处粒子的速度之比:12:1:2v v =极短长度内可认为速度不变,根据x v t∆=∆, 得12:2:1t t =根据电荷守恒,这两段粒子流中所含粒子数之比:12:2:1n n = (2)根据能量守恒,相等时间通过任一截面的质量相等,即水的质量相等.也即:2··4v d π处处相等 故这两个截面处的水流的流速之比:221221::1:4v v d d ==(3)a .设:水面下降速度为1v ,细管内的水流速度为v .按照水不可压缩的条件,可知水的体积守恒或流量守恒,即:12Sv Sv = 由12S S >>,可得:12v v <<.所以液体面下降的速度1v 比细管中的水流速度可以忽略不计. b.根据能量守恒和机械能守恒定律分析可知:液面上质量为m 的薄层水的机械能等于细管中质量为m 的小水柱的机械能. 又根据上述推理:液面薄层水下降的速度1v 忽略不计,即10v =. 设细管处为零势面,所以有:21002mgh mv +=+ 解得:2v gh =4.如图所示的电路中,R 1=4Ω,R 2=2Ω,滑动变阻器R 3上标有“10Ω,2A”的字样,理想电压表的量程有0~3V 和0~15V 两挡,理想电流表的量程有0~0.6A 和0~3A 两挡.闭合开关S ,将滑片P 从最左端向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2V 和0.5A ;继续向右移动滑片P 至另一位置,电压表指针指在满偏的13,电流表指针也指在满偏的13.求电源电动势与内阻的大小.(保留两位有效数字)【答案】7.0V ,2.0Ω. 【解析】 【分析】根据滑动变阻器的移动可知电流及电压的变化,是可判断所选量程,从而求出电流表的示数;由闭合电路欧姆定律可得出电动势与内阻的两个表达式,联立即可求得电源的电动势.【详解】滑片P 向右移动的过程中,电流表示数在减小,电压表示数在增大,由此可以确定电流表量程选取的是0~0.6 A ,电压表量程选取的是0~15 V ,所以第二次电流表的示数为13×0.6 A =0.2 A ,电压表的示数为13×15 V =5 V 当电流表示数为0.5A 时,R 1两端的电压为U 1=I 1R 1=0.5×4 V =2 V 回路的总电流为I 总=I 1+12U R =0.5+22A =1.5 A 由闭合电路欧姆定律得E =I 总r+U 1+U 3, 即E =1.5r+2+2①当电流表示数为0.2 A 时,R 1两端的电压为U 1′=I 1′R 1=0.2×4V =0.8 V 回路的总电流为I 总′=I 1′+12U R '=0.2+0.82A =0.6A 由闭合电路欧姆定律得E =I 总′r+U 1′+U 3′, 即E =0.6r+0.8+5②联立①②解得E =7.0 V ,r =2.0Ω 【点睛】本题考查闭合电路的欧姆定律,但解题时要注意先会分析电流及电压的变化,从而根据题间明确所选电表的量程.5.如图所示,闭合电路处于方向竖直向上的磁场中,小灯泡的电阻为10Ω,其它电阻不计.当磁通量在0. 1s 内从0.2Wb 均匀增加到0.4Wb 过程中,求:①电路中的感应电动势;②如果电路中的电流恒为0.2A ,那么小灯泡在10s 内产生的热量是多少. 【答案】(1)2V (2)4J 【解析】(1)当磁通量发生变化时,闭合电路中要产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势大小为:0.40.220.1E V V t ∆Φ-===∆ (2)当小灯泡上的电流为I=0.2A 时,根据焦耳定律,10s 钟内产生的热量为: Q=I 2Rt=0.22×10×10J=4J6.如下左图所示,R1=14Ω,R2=9Ω,当S扳到位置1时,电压表示数为2.8V,当开关S 扳到位置2时,电压表示数为2.7V,求电源的电动势和内阻?(电压表为理想电表)【答案】E=3V, r=1Ω【解析】试题分析:根据开关S扳到位置1和2时,分别由闭合电路欧姆定律列出含有电动势和内阻的方程,联立组成方程组求解.解:根据闭合电路欧姆定律,可列出方程组:当开关S扳到位置1时,E=U1+I1r=U1+当开关S扳到位置2时,E=U2+I2r=U2+代入解得:E=3V,r=1Ω答:电源的电动势和内阻分别为3V和1Ω.【点评】本题提供了一种测量电源的电动势和内阻的方法,可以用电阻箱代替两个定值电阻,即由电压表和电阻箱并连接在电源上,测量电源的电动势和内阻,此法简称伏阻法.7.如图所示,固定的水平金属导轨间距L=2 m.处在磁感应强度B=4×l0-2 T的竖直向上的匀强磁场中,导体棒MN垂直导轨放置,并始终处于静止状态.已知电源的电动势E=6 V,内电阻r=0.5 Ω,电阻R=4.5 Ω,其他电阻忽略不计.闭合开关S,待电流稳定后,试求:(1)导体棒中的电流;(2)导体棒受到的安培力的大小和方向.【答案】(1)1.2 A;(2)0.096 N,方向沿导轨水平向左【解析】【分析】【详解】(1)由闭合电路欧姆定律可得:I=64.50.5EAR r=++=1.2A(2)安培力的大小为:F=BIL=0.04×1.2×2N=0.096N安培力方向为沿导轨水平向左8.如图所示的电路中,电炉电阻R=10Ω,电动机线圈的电阻r=1Ω,电路两端电压U=100V,电流表的示数为30A,问:(1)通过电动机的电流为多少?(2)通电一分钟,电动机做的有用功为多少?【答案】(1)I2=20A (2)W=9.6×104J【解析】【详解】根据欧姆定律,通过电炉的电流强度为:11001010UI A AR===根据并联电路中的干路电流和支路电流的关系,则通过电动机的电流强度为:I2=I-I1=20 A.电动机的总功率为P=UI2=100×20 W=2×103W.因发热而损耗的功率为P′=I22r=400 W.电动机的有用功率(机械功率)为P″=P-P′=1.6×103W,电动机通电1 min做的有用功为W=P″t=1.6×103×60 J=9.6×104J.【点睛】题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉)和非纯电阻电路(电动机).在纯电阻电路中可运用欧姆定律I=U/R直接求出电流强度,而非纯电阻电路中的电流强度只能运用干路和支路中电流强度的关系求出.在非纯电阻电路中,电功大于电热,两者的差值才是有用功.9.微波炉的工作应用了一种电磁波——微波(微波的频率为2.45×106Hz).食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动,内能增加,温度升高,食物增加的能量是微波给它的.右下表是某微波炉的部分技术参数,问:(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少? (2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少?(3)如果做一道菜,使用微波挡需要正常工作30min ,则做这道菜需消耗的电能为多少? 【答案】(1)0.12m (2)5A (3)61.9810J ⨯ 【解析】 【分析】由c =λf 求得λ;额定电流=额定功率除以额定电压;消耗的电能等于功率与时间的乘积. 【详解】(1)波长为863100.12245010c m m f λ⨯===⨯. (2)额定电流:11005220P I A A U ===. (3)消耗的电能 E =W =Pt =1100×1800=1.98×106J . 【点睛】本题主要考查了电功率和电能的计算,属于基础题.10.如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直.线圈匝数n =100匝,电阻r =1Ω,长l 1=0.5m ,宽l 2=0.4m ,角速度ω=10rad/s .磁场的磁感强度B =0.2T .线圈两端外接电阻R =9Ω的用电器,和一个理想交流电流表.试分析求解:(1)线圈中产生感应电动势的最大值; (2)电流表的读数; (3)电阻R 上消耗的电功率.【答案】(1)40V ;(2)2.82A ;(3)72W .【解析】试题分析:(1)线圈中产生感应电动势的最大值E=NBSω=40V ; (2)线圈中产生感应拘泥于的最大值I=ER r=4A ;故电流表的读数为2=2.82A ;(3)电阻R 上消耗的电功率P=(2.82A )2×9Ω=72W . 考点:感应电动势,欧姆定律,电功率的计算.11.平行导轨P 、Q 相距l =1 m ,导轨左端接有如图所示的电路.其中水平放置的平行板电容器两极板M 、N 相距d =10 mm ,定值电阻R 1=R 2=12 Ω,R 3=2 Ω,金属棒ab 的电阻r =2 Ω,其他电阻不计.磁感应强度B =0.5 T 的匀强磁场竖直穿过导轨平面,当金属棒ab 沿导轨向右匀速运动时,悬浮于电容器两极板之间,质量m =1×10-14kg ,电荷量q =-1×10-14C 的微粒恰好静止不动.取g =10 m /s 2,在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好.且速度保持恒定.试求:(1)匀强磁场的方向和MN 两点间的电势差 (2)ab 两端的路端电压; (3)金属棒ab 运动的速度.【答案】(1) 竖直向下;0.1 V (2)0.4 V . (3) 1 m /s . 【解析】 【详解】(1)负电荷受到重力和电场力的作用处于静止状态,因为重力竖直向下,所以电场力竖直向上,故M 板带正电.ab 棒向右做切割磁感线运动产生感应电动势,ab 棒等效于电源,感应电流方向由b →a ,其a 端为电源的正极,由右手定则可判断,磁场方向竖直向下. 微粒受到重力和电场力的作用处于静止状态,根据平衡条件有mg =Eq 又MNU E d=所以U MN =mgdq=0.1 V (2)由欧姆定律得通过R 3的电流为I =3MNU R =0.05 A 则ab 棒两端的电压为U ab =U MN +I ×0.5R 1=0.4 V . (3)由法拉第电磁感应定律得感应电动势E =BLv 由闭合电路欧姆定律得E =U ab +Ir =0.5 V 联立解得v =1 m /s .12.电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置,在不同的电源中,非静电力做功的本领也不相同,物理学中用电动势来表明电源的这种特性。
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第九章稳恒电流一、主要内容本章内容包括电流、产生持续电流的条件、电阻、电压、电动势、内电阻、路端电压、电功、电功率等基本概念,以及电阻串并联的特点、欧姆定律、电阻定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用等规律。
二、基本方法本章涉及到的基本方法有运用电路分析法画出等效电路图,掌握电路在不同连接方式下结构特点,进而分析能量分配关系是最重要的方法;注意理想化模型与非理想化模型的区别与联系;熟练运用逻辑推理方法,分析局部电路与整体电路的关系三、错解分析在本章知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:不对电路进行分析就照搬旧的解题套路乱套公式;逻辑推理时没有逐步展开,企图走“捷径”;造成思维“短路”;对含有电容器的问题忽略了动态变化过程的分析。
例1 如图9-1所示电路,已知电源电动势ε=6.3V,内电阻r=0.5Ω,固定电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3是阻值为5Ω的滑动变阻器。
按下电键K,调节滑动变阻器的触点,求通过电源的电流范围。
【错解】将滑动触头滑至左端,R3与R1串联再与R2并联,外电阻再将滑动触头滑至右端R3与R2串联再与R1并联,外电阻【错解原因】由于平时实验,常常用滑动变阻器作限流用(滑动变阻器与用电器串联)当滑动头移到两头时,通过用电器的电流将最大或最小。
以至给人以一种思维定势:不分具体电路,只要电路中有滑动变阻器,滑动头在它的两头,通过的电流是最大或最小。
【分析解答】将图9—1化简成图9-2。
外电路的结构是R′与R2串联、(R3-R′)与R1串联,然后这两串电阻并联。
要使通过电路中电流最大,外电阻应当最小,要使通过电源的电流最小,外电阻应当最大。
设R3中与R2串联的那部分电阻为R′,外电阻R为因为,两数和为定值,两数相等时其积最大,两数差值越大其积越小。
当R2+R′=R1+R3-R′时,R最大,解得因为R1=2Ω<R2=3Ω,所以当变阻器滑动到靠近R1端点时两部分电阻差值最大。
此时刻外电阻R最小。
通过电源的电流范围是2.1A到3A。
【评析】不同的电路结构对应着不同的能量分配状态。
电路分析的重要性有如力学中的受力分析。
画出不同状态下的电路图,运用电阻串并联的规律求出总电阻的阻值或阻值变化表达式是解电路的首要工作。
例2 在如图9-3所示电路中,R1=390Ω,R2=230Ω,电源内电阻r=50Ω,当K合在1时,电压表的读数为80V;当K合在2时,电压表的读数为U1=72V,电流表的读数为I1=0.18A,求:(1)电源的电动势(2)当K合在3时,两电表的读数。
【错解】(1)因为外电路开路时,电源的路端电压等于电源的电动势,所以ε=U断=80V;【错解原因】上述解答有一个错误的“替代假设”:电路中的电流表、电压表都是理想的电表。
事实上,问题并非如此简单。
如果进一步分析K合在2时的情况就会发现矛盾:I1R1=0.18×390=70.2(V)≠80V,这就表明,电路中的电流表和电压表并非理想的电表。
【分析解答】(1)由题意无法判断电压表、电流表是理想电表。
设RA 、Rv分别为电压表、电流表的内阻,R′为电流表与电阻器R1串联后的电阻,R″为电流表与电阻器R2串联的电阻。
则K合在2时:由上述两式解得:R1=400Ωε=90V【评析】本题告诉我们,有些题目的已知条件隐藏得很深。
仅从文字的表面是看不出来的。
只好通过试算的方法判断。
判断无误再继续进行解题。
例3如图9-4所示,ε1=3V,r1=0.5Ω,R1=R2=5.5Ω,平行板电容器的两板距离d=1cm,当电键K接通时极板中的一个质量m=4×10-3g,电量为q=1.0×10-7C的带电微粒恰好处于静止状态。
求:(1)K断开后,微粒向什么方向运动,加速度多大?(2)若电容为1000pF,K断开后,有多少电量的电荷流过R2?【错解】当电键K接通电路稳定时、电源ε1和ε2都给电容器极板充电,所以充电电压U=ε1+ε2。
带电粒子处于平衡状态,则所受合力为零,F-mg=0ε2=U-ε1=1(v)当电键K断开后,电容器上只有电源给它充电,U′=ε2。
即带电粒子将以7.5m/s2的加速度向下做匀加速运动。
又 Q1=CU=103×10-12×4=4×10-9CQ′=CU′=103×10-12×1=1×10-9C△Q=Q-Q′=3×10-9C极板上电量减少3×10-9C,也即K断开后,有电量为3×10-9C的电荷从R2由下至上流过。
【错解原因】在直流电路中,如果串联或并联了电容器应该注意,在与电容器串联的电路中没有电流,所以电阻不起降低电压作用(如R2),但电池、电容两端可能出现电势差,如果电容器与电路并联,电路中有电流通过。
电容器两端的充电电压不是电源电动势ε,而是路端电压U。
【分析解答】(1)当K接通电路稳定时,等效电路图如图9-5所示。
ε1、r1和R1形成闭合回路,A,B两点间的电压为:电容器中带电粒子处于平衡状态,则所受合力为零, F-mg=0在B,R2,ε2,C,A支路中没有电流,R2两端等势将其简化,U+ε2=UAB,ε2=U-UAB=1.25V当K断开电路再次达到稳定后,回路中无电流电路结构为图9-6所示。
电容器两端电压U′=ε2=1.25V即带电粒子将以6.875m/s2的加速度向下做匀加速运动。
(2)K接通时,电容器带电量为Q=CU=4×1O-9CK断开时,电容器带电量为Q′=CU′=1.2×10-9(C)△Q=Q—Q′=2.75×10-9C有总量为2.75×10-9(C)的电子从R2由下至上流过。
【评析】本题考查学生对电容器充放电物理过程定性了解程度,以及对充电完毕后电容所在支路的电流电压状态是否清楚。
学生应该知道电容器充电时,随着电容器内部电场的建立,充电电流会越来越小,电容器两极板间电压(电势差)越来越大。
当电容器两端电压与电容器所并联支路电压相等时充电过程结束,此时电容器所在的支路电流为零。
根据这个特点学生应该会用等势的方法将两端等势的电阻简化,画出等效电路图,如本题中的图9-5,图9-6,进而用电路知识解决问题。
例4 如图9-7所示,电源电动势ε=9V,内电阻r=0.5Ω,电阻R1=5.0Ω、R2=3.5Ω、R3=6.0Ω、R4=3.0Ω,电容C=2.0μF。
当电键K由a与接触到与b接触通过R3的电量是多少?【错解】K接a时,由图9-8可知流过R3的电量为△Q=QC-Q′C =3×10-6(C) 【错解原因】没有对电容器的充电放电过程做深入分析。
图9-8图中电容器的上极板的电势高,图9-9中电容器的下极板的电势高。
电容器经历了先放电后充电的过程。
经过R3的电量应是两次充电电量之和。
【分析解答】K接a时,由图9-8可知此时电容器带电量QC =CU1=I×10-5(C)K接b时,由图9-9可知此时电容器带电量Q′C =CU1=0.7×10-5(C)流过R3的电量为△Q=QC+Q′C=1.7×10-5(C)【评析】对于电容电量变化的问题,还要注意极板电性的正负。
要分析清电容器两端的电势高低,分析全过程电势变化。
例5 在电源电压不变的情况下,为使正常工作的电热器在单位时间内产生的热量增加一倍,下列措施可行的是( )A、剪去一半的电阻丝B、并联一根相同的电阻丝C、串联一根相同的电阻丝D、使电热器两端的电压增大一任【错解】为原来的一半,所以选A、B。
【错解原因】忽略了每根电阻丝都有一定的额定功率这一隐含条件。
【分析解答】将电阻丝剪去一半后,其额定功率减小一半,虽然这样做在理论上满足使热量增加一倍的要求,但由于此时电阻丝实际功率远远大于额定功率,因此电阻丝将被烧坏。
故只能选B。
【评析】考试题与生产、生活问题相结合是今后考试题的出题方向。
本题除了需要满足电流、电压条件之外,还必须满足功率条件:不能超过用电器的额定功率。
例6如图9-10所示的电路中已知电源电动势ε=36V,内电阻r=2Ω,R1=20Ω,每盏灯额定功率都是2W,额定电压也相同。
当K闭合调到R2=14Ω时,两灯都正常发光;当K断开后为使L2仍正常发光,求R2应调到何值?【错解】设所求电阻R′2,当灯L1和L2都正常发光时,即通过灯的电流达额定电流I。
【错解原因】分析电路时应注意哪些是恒量,哪些是变量。
图9-10电路中电源电动势ε是恒量,灯L1和L2正常发光时,加在灯两端电压和通过每个灯的电流是额定的。
错解中对电键K闭合和断开两种情况,电路结构差异没有具体分析,此时随灯所在支路电流强度不变,两种情况干路电流强度是不同的,错误地将干路电流强度认为不变,导致了错误的结果。
【分析解答】解法一:设所求阻值R′2,当灯L1和L2正常发光时,加在灯两端电压力额定电压UL。
当K闭合时,ε1=UL+I1(R1+r+R2)当K断开时,ε2=UL+I2(R1+r+R′2),又∵ε1=ε2=ε I1=2I2=2I,(I为额定电流)得ε= UL+2I(R1+r+R2)①ε=USL+I(R1+r+R′2) ②①-②I(R1+r+2R2-R2′)=0但I≠0,∴R1+r+2R2=R′2即R′2=20+2+2×14=50Ω解法二:设所求阻值R′2,当灯L1和L2正常发光时,加在灯两端电压为额定电压UL,由串联电路电压分析可得:【评析】电路中的局部电路(开关的通断、变阻器的阻值变化等)发生变化必然会引起干路电流的变化,进而引起局部电流电压的变化。
应当牢记当电路发生变化后要对电路重新进行分析。
例7 如图9-11所示,电源电压保持不变,变阻器R1的最大值大于R2的阻值,在滑片P自右向左滑动过程中,R1的电功率如何变化?【错解】采用“端值法”,当P移至最左端时,R1=0,则Rl消耗的电功率变为0,由此可知,当滑片P自右向左滑动过程中,R1的电功率是变小的。
【错解原因】由于题中R1>R2,所以用端值法只假设R1=0是不够的。
【分析解答】因此,在这两种情况时,R1的电功率都是P1<U2/4R,且不难看出,Rl与R2差值越大,P1越小于U2/4R。
综上所述,本题答案应是滑片P自右向左移动时,Rl的电功率逐渐变大;当R 1=R2时R1的电功率最大;继续沿此方向移动P时,R1的电功率逐渐变小。
【评析】电路中某电阻消耗的功率,不止是由本身电阻决定,还应由电路的结构和描述电路的各个物理量决定。
求功率的公式中出现二次函数,二次函数的变化不一定单调变化的,所以在求解这一类问题时,千万要作定量计算或者运用图像进行分析。
例8如图9-12所示电路,当电键K依次接a和b的位置时,在(1)R1>R2(2) Rl=R2(3) R1<R2三种情况时,R1、R2上消耗的电功率哪个大?【错解】(l)根据P=I2R可知,当R1>R2时,P1>P2;当R1=R2时,P1=P2;当Rl<R2时,P 1>P2。