人教版选修3-1《27_闭合电路的欧姆定律》同步练习卷(有答案)
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人教版选修3-1《2.7 闭合电路的欧姆定律》同步练习卷(2)
1. 如图所示电路中,电源内阻忽略不计.闭合电键,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中()
A.U先变大后变小
B.I先变小后变大
C.U与I比值先变大后变小
D.U变化量与I变化量比值等于R3
2. 阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关
S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电
荷量为Q2,Q1与Q2的比值为()
A.2 5
B.1
2
C.3
5
D.2
3
3. 如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置,闭合开关,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动,如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是()
A.增大R1的阻值
B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离
D.断开开关S
4. 已知两电源的电动势E1>E2,当外电路电阻为R时,外电路消耗功率正好相等.当外电路电阻降为R′时,电源为E1时对应的外电路功率P1,电源为E2时对应的外电路功率为P2,电源E1的内阻为r1,电源E2的内阻为r2.则()
A.r1>r2,P1>P2
B.r1<r2,P1<P2
C.r1<r2,P1>P2
D.r1>r2,P1<P2
5. 将一电动势为E,内电阻为r的电池与电阻R连接,构成一个闭合电路,U外表示外电
路电压,I表示电路中的电流,下列说法正确的是()
A.由U外=IR可知,外电压随I的增大而增大
B.由U内=Ir可知,电源两端的电压随I的增大而增大
C.由U外=E−Ir可知,电源两端的电压随电流I的增大而减小
D.由P=IU可知,电源的输出功率P随电流I的增大而增大
6. 如图所示的电路中,电阻R=2Ω.断开S后,电压表的读数为3V(电压表为理想电
压表);闭合S后,电压表的读数为2V,则电源的内阻r为()
A.1Ω
B.2Ω
C.3Ω
D.4Ω
7. 按如图所示的电路连接各元件后,闭合开关S,L1、L2两灯泡都能发光。
在保证灯
泡安全的前提下,当滑动变阻器的滑动头向左移动时,下列判断正确的是()
A.L1变暗
B.L1变亮
C.L2变暗
D.L2变亮
8. 在如图所示电路中,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω,闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0
A.则以下判断中正确的是()A.电动机两端的电压为1.0V
B.电动机的输出功率为12W
C.电动机产生的热功率4.0W
D.电源输出的电功率为24W
9. 如图所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻器滑片P向右端移动时,下面说法中正确的是()
A.电压表V1的读数减小,电流表A1的读数增大
B.电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小
C.电压表V2的读数减小,电流表A2的读数增大
D.电压表V2的读数增大,电流表A2的读数减小
10. 如图所示,已知电源电动势ε=20V,内阻r=1Ω,当接入固定电阻R=4Ω时,电路中标有“3V4.5W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作,求
(1)电路中的电流强度?
(2)电动机的额定工作电压?
(3)电源的总功率?
11. 如图所示,在A、B两点间接一电动势为4V,内阻为1Ω的直流电源,电阻R1、R2、R3的阻值均为4Ω,电容器的电容为30μF,电流表的内阻不计,求:
(1)电流表的读数;
(2)电容器所带的电荷量;
(3)断开电源后,通过R2的电荷量。
12. 受动画片《四驱兄弟》的影响,越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车,某赛车充
电电池的输出功率P随电流I变化的图象如图所示,则下列选项错误的是()
A.该电池的电动势E=6V
B.该电池的内阻r=1Ω
C.该电池的输出功率为4.5W时,电路中的电流可能为1A
D.输出功率为4.5W时,此电源的效率可能为25%
13. 如图所示,电路中电源电动势E恒定,内阻r=2Ω,定值电阻R3=4Ω.ab段电路消耗的电功率在开关S断开与闭合时相等,则以下说法中正确的是()
A.电阻R1、R2可能分别为3Ω、9Ω
B.电阻R1、R2可能分别为4Ω、6Ω
C.开关S断开时电压表的示数一定等于S闭合时的示数
D.开关S断开与闭合时,电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比与R1、R2无关
14. 如图所示的电路中,电源电动势E=4V,内阻r=1Ω,定值电阻R0=1Ω,R为滑
动变阻器,电容器的电容C=40μF.闭合开关S,下列说法中正确的是()
A.将R的阻值调至2Ω时,电容器的电荷量为6.8×10−5C
B.将R的阻值调至2Ω时,滑动变阻器的功率为最大值
C.将R的阻值调至2Ω时,电源的输出功率为最大值
D.在R的滑片P由左向右滑动的过程中,电容器所带的电荷量逐渐增加
15. 如图所示,闭合开关S后,A灯与B灯均发光,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时,
以下说法中正确的是()
A.A灯变亮
B.B灯变亮
C.电源的输出功率可能减小
D.电源的总功率增大
16. 如图所示电路中,滑片P位于滑动变阻器R2正中间,电源内阻不能忽略,两个电压
表均为理想电表。
当滑动变阻器R2的滑片P滑动时,关于两个电压表V1与V2的示数,下列判断正确的是()
A.P向a端滑动的过程中,V1的示数逐渐增大、V2的示数逐渐减小
B.P向a端滑动的过程中,R2消耗的功率一定逐渐减小
C.P向b端滑动的过程中,V1示数改变量的绝对值小于V2示数改变量的绝对值
D.P向b端滑动的过程中,V2示数改变量与流过R2的电流改变量的比值保持不变
17. 如图所示的电路中,电源电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω,电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω,电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电。
求接通开关S后
流过R4的总电荷量。
18. 在如图所示的电路中,两平行正对金属板A、B水平放置,两板间的距离d=4.0cm。
电源电动势E=400V,内电阻r=20Ω,电阻R1=1980Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球(可视为质点)从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入
两板间,小球恰好能到达A板。
若小球所带电荷量q=1.0×10−7C,质量m=
2.0×10−4kg,不考虑空气阻力,忽略射入小球对电路的影响,取g=10m/s2.求:
(1)A、B两金属板间的电压的大小U;
;
(2)滑动变阻器消耗的电功率P
滑
(3)电源的效率η。
19. 如图所示的电路中,直流发电机E=250V,r=3Ω,R1=R2=1Ω,电热器组中装有50只完全相同的电热器,每只电热器的额定电压为200V,额定功率为1000W,其他电阻不计,并且不计电热器电阻随温度的变化。
问:
(1)当接通________只电热器时,实际使用的电热器都能正常工作?
(2)当接通________只电热器时,发电机输出功率最大?
(3)当接通________只电热器时,电热器组加热物体最快?
(4)当接通________只电热器时,电阻R1、R2上消耗的功率最大?
(5)当接通________只电热器时,实际使用的每只电热器中电流最大?
参考答案与试题解析
人教版选修3-1《2.7 闭合电路的欧姆定律》同步练习卷(2)
1.
【答案】
B,C
【考点】
闭合电路的动态分析
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:A.由题可知,电源内阻不计,因此电压表的示数就等于电源的电动势,即电压表的示数总是不变的,故A错误;
B.在滑动变阻器的滑片滑动过程中,电阻R1接入电路的阻值先变大后变小,而电路两端的电压不变,所以电流表示数先变小后变大,故B正确;
C.U与I比值先变大后变小,故C正确;
D.由于电压表示数没有变化,故D错误.
故选BC.
2.
【答案】
C
【考点】
含容电路分析
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:由已知条件及电容定义式C=Q
U 可得:Q1=U1C,Q2=U2C,则Q1
Q2
=U1
U2
.
S断开时等效电路如图甲所示,
U1=
R(R+R)
(R+R)+R
R+R(R+R)
(R+R)+R
⋅E×1
2
=1
5
E;
S闭合时等效电路如图乙所示,
U2=
R⋅R
R+R
R+R⋅R
R+R
⋅E=1
3
E,则Q1
Q2
=U1
U2
=3
5
,故C正确.
故选C.
3.
【答案】
B
【考点】
电容器的动态分析
闭合电路的欧姆定律
【解析】
分析清楚电路结构,求出极板间的电场强度,求出油滴受到的电场力,然后根据电场力的表达式分析答题.
【解答】
解:根据图示电路图,由欧姆定律可得:电容器两端电压:U=IR1=E
R1+r
R1=
ER1 R1+r =E
1+r
R1
,
油滴受到的电场力:F=qE
d(1+r
R1)
,开始时油滴静止不动,F=mg,要使油滴保持静止
不动,则电场力应保持不变;
A.增大R1的阻值,电场力:F=qE
d(1+r
R1)
变大,电场力大于重力,油滴受到的合力向上,
油滴向上运动,故A错误;
B.增大R2的阻值,电场力:F=qE
d(1+r
R1)
不变,电场力与重力仍然是一对平衡力,油滴
静止不动,故B正确;
C.增大两板间的距离,极板间的电场强度减小,电场力减小,小于重力,油滴受到的合力向下,油滴向下运动,故C错误;
D.断开开关,极板间的电场强度为零,电场力为零,油滴受到重力作用,油滴向下
运动,故D错误.
故选:B.
4.
【答案】
D
【考点】
闭合电路的欧姆定律
【解析】
根据两个电池的U−I图线,据两者电动势的大小关系及两条图线有交点,由图可读出
内阻的大小关系;两线的交点对应的工作电阻为R,再作出一大于R的电阻的U−I图线,
分析对应电流及电压从而分析出功率的大小关系.
【解答】
根据闭合电路欧姆定律得:U=E−Ir,可知电源的U−I图线的斜率绝对值等于r,所
以有:r1>r2.
电源的U−I图线与电阻的U−I图线的交点就表示了该电阻接在该电源上时的工作状态,此交点的横、纵坐标的乘积为电源的输出功率,即以此交点和坐标原点为两个顶点的
长方形的面积表示电源的输出功率,由数学知识得知,若将R减少为R′,电源的输出功率减小,则有:P1<P2。
5.
【答案】
C
【考点】
闭合电路的欧姆定律
【解析】
根据闭合电路欧姆定律分析外电流增大时,路端电压的变化,当电源的内电阻等于外
电阻时,输出功率最大
【解答】
解:A.根据闭合电路欧姆定律得U
外
=E−Ir,外电压随I的增大而减小,故A错误;
BC.电源两端的电压实际上是路端电压,由U
外
=E−Ir分析可知,电源两端的电压
随I的增大而减小,故B错误,C正确;
D.根据数学知识分析得,当电源的内电阻等于外电阻时,电源输出功率最大,而I=
E
R+r
,所以电流增大时,外电路电阻减小,电源的输出功率可能变大,也可能变小,故
D错误.
故选:C.
6.
【答案】
A
【考点】
闭合电路的欧姆定律
【解析】
电压表是理想电表,根据闭合电路欧姆定律计算即可。
【解答】
解:断开S后,电压表的读数为3V,即电源的电动势为3V,
闭合S后,电压表的读数为2V,则电阻R的电压为2V,
电路的电流为:I=U
R =2
2
A=1A,
电源的内阻为:r=E−U
I =3−2
1
Ω=1Ω.故A正确,BCD错误.
7.
【答案】
A,D
【考点】
闭合电路的欧姆定律【解析】
由图可知L1与定值电阻串联后与滑动变阻器R并联,再与L2串联;由滑片的移动可知电路中电阻的变化,则可知电路中总电流的变化,即可知L2亮度的变化;由串联电路的
电压规律可知L1与定值电阻两端的电压变化;则可得出L1亮度的变化。
【解答】
当滑片左移时,滑动变阻器接入电阻减小,则总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知
流过L2的电流减大,故L2的变亮;
灯泡L1及内阻分担的电压增大,电源的电动势不变,故并联部分电压减小,故通过L1
的电流变小,即灯泡L1变暗;故AD正确。
8.
【答案】
B
【考点】
电功率
电功
【解析】
在计算电功率的公式中,总功率用P=IU来计算,发热的功率用P=I2R来计算,如果
是计算纯电阻的功率,这两个公式的计算结果是一样的,但对于电动机等非纯电阻,
第一个计算的是总功率,第二个只是计算发热的功率,这两个的计算结果是不一样的.【解答】
−UR0=12−
A、电路中电流表的示数为2.0A,所以电动机的电压为:U=E−U
内
Ir−IR0=12−2×1−2×1.5=7V,
电动机的总功率为:P
=UI=7×2=14W,
总
=I2R=22×0.5=2W,
电动机的发热功率为:P
热
所以电动机的输出功率为:P
=14W−2W=12W,所以A错误,B正确,C错误;
出
D、电源的输出的功率为:P
=EI−I2R=12×2−22×1=20W,所以D错误。
输出
9.
【答案】
A,D
【考点】
闭合电路的欧姆定律
【解析】
当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时,变阻器接入电路的电阻减小,分析外电路总电阻的变化,由闭合电路欧姆定律判断干路电流的变化,即可知电流表A1读数的变化。
根据欧姆定律分析电压表V1读数的变化。
根据干路电流的变化,分析路端电压的变化,判断电流表A2读数的变化。
由干路电流与通过R3电流的变化,分析通过R2电流的变化,即可判断电压表V2读数的变化。
【解答】
当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时,变阻器接入电路的电阻减小,由闭合电路欧姆定律得知,干路电流I增大,路端电压U减小,则电流表A1读数增大;
电压表V1读数U1=E−I(R1+r),I增大,其他量不变,则U1减小;
通过电流表A2的电流I2=U1
,U1减小,则I2减小;
R3
流过R2的电流I2′=I−I2,I增大,I2减小,则I2′增大,则伏特表V2的读数增大。
综上,电压表V1的读数减小,电流表A1的读数增大,伏特表V2的读数增大,电流表A2的读数减小。
故AD正确,BC错误。
10.
【答案】
电路中的电流强度为1.5A。
电动机的额定工作电压为9.5V。
电源的总功率为30W。
【考点】
闭合电路的欧姆定律
电功率
电功
【解析】
(1)以灯泡为研究对象,灯泡在额定电压下正常工作,由额定功率和额定电压求出电流。
(2)正常工作时电动机电路是非纯电阻电路,根据电压的分配关系求出电动机的额定工作电压。
(3)电源的总功率由P=εI求出。
【解答】
串联电路中灯L正常发光,电动机正常工作,则电路中电流强度为灯L的额定电流。
I=P L
U L
=
4.5
3
A=1.5A
电路中的电动机是非纯电阻电路。
电路中ε=U R+U L+U r+U m
故电动机的额定电压U m=ε−U R−U L−U r=ε−I(R+R L+r)=20−1.5×(2+4+ 1)V=9.5V
电源总功率P
总
=Iε=1.5×20W=30W。
11.
【答案】
电流表的读数为0.8A;
电容器所带的电量为9.6×10−5C;
断开电键S后,通过R2的电量为4.8×10−5C。
【考点】
闭合电路的欧姆定律
电容
电容器
【解析】
当电键S闭合时,电阻R1、R2被短路。
根据欧姆定律求出流过R3的电流,即电流表的读数。
电容器的电压等于R3两端的电压,求出电压,再求解电容器的电量。
断开电键S 后,电容器通过R1、R2放电,R1、R2并联后与R3串联。
再求解通过R2的电量。
【解答】
当电键S闭合时,电阻R1、R2被短路。
根据欧姆定律得电流表的读数为:I=E
R3+r
=
4
4+1
A=0.8A
电容器所带的电量为:Q=CU3=CIR3=30×10−6×0.8×4C=9.6×10−5C;
断开电键S后,电容器相当于电源,外电路是R1、R2并联后与R3串联。
由于各个电阻
都相等,则通过R2的电量为:Q′=1
2
Q=4.8×10−5C
12.
【答案】
B
【考点】
闭合电路的欧姆定律
电功率
电功
【解析】
应用数学知识可知:当外电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大,由图知道当I
=2A,电池的输出功率P最大,由P=UI求出外电压,从而求出电动势E,根据欧姆定
律求电池的内阻;由输出功率求出电流和路端电压,进一步确定电池的效率。
【解答】
A、由P=EI−I2r,根据数学知识可知:当I=E
2r 时,P最大,此时R=r,U
内
=
U 外.由图知道当I=2A,电池的输出功率P最大,P=6W,I=2A,由P=U
外
I,得U
外
=3V,则电池的电动势E=2U
外
=6V,故A正确;
B、该电池的内阻为r=U
I =3
2
Ω=1.5Ω,故B错误;
C、当P=4.5W时,由P=EI−I2r,代入数据解得I1=1A,I2=3A,故C正确;
D、输出功率为4.5W时,当I2=3A时,U
外
=E−I2r=(6−3×1.5)V=1.5V,此电源
的效率为η=P
P ×100%=UI
EI
×100%=1.5
6
×100%=25%,故D正确。
本题选错误的,
13.
【答案】
A,D
【考点】
闭合电路的欧姆定律
串联电路和并联电路的特点
【解析】
当K闭合时R2被短路,根据电键K断开与闭合时,ab段电路消耗的电功率相等,列出方程,将电阻R1、R2代入,选择使方程成立的阻值。
根据外电路总电阻的变化,分析电压表示数的大小关系。
根据闭合电路欧姆定律求解电键K断开与闭合时电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比。
A、B、由题,电键K断开与闭合时,ab段电路消耗的电功率相等,
则有:(E
R1+R2+R3+r )2(R1+R2)=(E
R1+R3+r
)2R1
将3Ω、9Ω代入方程成立,而将4Ω、6Ω代入方程不成立。
故A正确,B错误。
C、电键断开时外电路总电阻大于闭合时外电路总电阻,则电键断开时电压表的示数一定大于闭合时的示数。
故C错误。
D、根据闭合电路欧姆定律得:U=E−(R3+r)I,则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为:△U
△I
=R3+r=6Ω.故D正确。
14.
【答案】
B
【考点】
闭合电路的欧姆定律
【解析】
闭合开关S,电路稳定后,电容器相当于开关断开,其电压等于电阻R的电压。
根据欧姆定律求出电容器两端的电压,由Q=CU求电量;电源的输出功率为最大值时需满足r等于总外电阻,对于研究可变电阻器的功率变化时,可以将其它电阻等效为内阻。
【解答】
解:A.将R的阻值调至2Ω时,电路中电流为I=E
R+R0+r
=1A,电容器两端的电压U= IR=2V,带电量为Q=CU=8×10−5C,故A错误;
B.根据闭合电路欧姆定律知滑动变阻器的功率为最大值时滑动变阻器电阻等于r与R0电阻之和(可以视为等效内阻),即R=2Ω时,滑动变阻器功率最大,故B正确;C.电源的输出功率为最大值时需满足r等于总外电阻,故C错误;
D.在R的滑片P由左向右移动的过程中,电阻减小,分的电压减小,电容器上电压减小,根据Q=CU知电荷量减小,故D错误.
故选B.
15.
【答案】
A,C
【考点】
闭合电路的动态分析
【解析】
本题考查恒定电流中电路动态分析知识.
【解答】
解:当滑动变阻器的滑片P向左滑动时,总电阻增大,总电流减小,所以B灯变暗,选项B错误;
A灯两端电压变大,所以变亮,选项A正确;
电源的总功率P=EI减小,故D错误;
电源的输出功率P′=UI,因外电压U增大,而总电流I减小,不能确定二者的乘积的变化关系,故P′可能减小也可能增大,选项C正确.
故选AC.
16.
【答案】
A,C,D
闭合电路的欧姆定律
【解析】
由电路图先明确电路的结构,再根据滑动变阻器的移动明确电阻的变化;由闭合电路
欧姆定律可知电路电流的变化,则可分析内电压、路端电压及各部分电压的变化。
【解答】
由图可知R1与R2串联,V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压;
A、若p向a端移动,则滑动变阻器接入电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中
总电流增大,则内电压增大,R1两端的电压增大;路端电压减小,故R2两端的电压减小,故A正确;
B、当R2=R1+r时,R2消耗的功率最大,由于不知道三个电阻之间的关系,所以不能判断R2消耗的功率的变化情况,故B错误;
C、若p向b端移动,则滑动变阻器接入电阻增大,则电路中总电流减小,内电压减小,V1减小,由于内电压减小,故路端电压增大,而V1减小,V2必然增大,且增大量一定
大于V1的减小量,故C正确;
D、根据闭合电路欧姆定律得:U2=E−I(r+R1),所以V2示数改变量与流过R2的电流改变量的比值△U2
△I
=R1+r,不变,故D正确。
17.
【答案】
接通电键K后流过R4的总电量为2×10−3C
【考点】
闭合电路的欧姆定律
电容
电容器
【解析】
由电路图可知,C与R3并联;由串并联电路的可求得总电阻,则由欧姆定律可求得电
路中的电流;则可求得与R3两端的电压,因电容与R3并联,故R3两端的电压即为电容
器两端电压;由电容的定义式可求得电容器的电量。
【解答】
由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为:R=R1(R2+R3)
R1+R2+R3=8\OmegaI=E
R+r
=10
3
A
电源的端电压:U=IR=80
3
V
电阻R3两端的电压:U C=U R
3=3
4
U=20V
则:Q=CU C=2×10−3C
18.
【答案】
A、B两金属板间的电压的大小U是200V;滑动变阻器消耗的电功率P
滑
是20W。
电源的效率η是99.5%。
【考点】
闭合电路的欧姆定律
带电粒子在电场中的加(减)速和偏转
动能定理的应用
【解析】
(1)小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中,在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动,电场力做功−qU,重力做功−mgd,根据动能定理求解U。
(2)变阻器两端的电压等于U,由I=E
R1+R+r ,U=IR
滑
,相结合求出R
滑
,滑动变阻器
消耗的电功率P=U 2
R。
(3)电源的效率η=P
P =I2(R1+R)
I2(R1+R+r)。
【解答】
小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中,在电场力和重力的作用下做匀减速直线运动,设A、B两极板间电压为U,根据动能定理有
−qU−mgd=0−1
2
mv02
解得U=200V
设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R
滑
,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流
得I=E
R1+R+r
根据部分电路欧姆定律可知U=IR
滑
解得R
滑
=2.0×103Ω
滑动变阻器消耗的电功率P=U 2
R
=20W
电源的效率η=P
P ×100%=I2(R1+R)
I2(R1+R+r)
×100%=99.5%。
19.
【答案】
2
40
8
50
2
【考点】
闭合电路的欧姆定律
电功率
电功
【解析】
(1)先根据功率公式P=UI求出每只电热器的电阻和额定电流,再根据闭合电路欧姆定律求解干路电流,然后再得到每个电阻丝的额定电流,最后得到实际工作的电阻丝
条数;
(2)要使电源输出功率最大,必须使外电阻等于内阻。
(3)要使电热器组加热物体最快,就必须使其电功率最大,可将R1、R2视为电源内阻,进行分析。
(4)要使R1、R2消耗的功率最大,须使干路中电流最大,即电路中总电阻最小,也
即并联的电阻越多并联电路的总电阻越小。
(5)要使每只电热器中电流最大,则需使U AB最大。
这样A、B间电阻应最大。
根据闭合电路欧姆定律和电路的连接关系进行求解。
【解答】
要使电热器正常工作,则电热器两端的实际电压必为200V,故干路电流必须为I=
10A
根据闭合电路欧姆定律得I=E
R1+R2+r+R
n1
代入解得,电热器的只数n1=2只
要使电源输出功率最大,须使外电阻等于内阻,由此可得电热器的总电阻
R′=r−(R1+R2)=1Ω
所以有n2=40只。
要使电热器组加热物体最快,就必须使其电功率最大,可将R1、R2视为电源内阻,则
要使电热器组总功率最大时,其总电阻R″=R1+R2+r=5Ω,所以有n3=8只。
要使R1、R2消耗的功率最大,须使干路中电流最大,即电路中总电阻最小,也即并联
的电阻越多并联电路的总电阻越小。
所以有n4=50只。
要使每只电热器中电流最大,则需使U AB最大,为200V,这时有R
并=U
E−U
r+R1+R2
=
200
250−200
5
=20Ω.这A、B间应并联2只电热器。