恒定电流的知识点总结
1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值()}
3.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
4.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
5.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(),t:通电时间(s)}
6.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),:电源效率}
7.电阻、电阻定律:R=L/S{:电阻率(?m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
8.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外
{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(),r:电源内阻()}
9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比)并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反)R串=R1+R2+R3+1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系I总=I1=I2=I3I并=I1+I2+I3+
电压关系U总=U1+U2+U3+U总=U1=U2=U
3功率分配P总=P1+P2+P3+P总=P1+P2+P3+
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成(2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
1.如图1所示为两电阻R1和R2的伏安特性曲线。若在两电阻两端加相同的电压,关于它们的电阻值及发热功率比较正确的是( )
A.电阻R1的阻值较大
B.电阻R2的阻值较大
C.电阻R1的发热功率较大
D.电阻R2的发热功率较大
2.两个小灯泡,分别标有“1A、4W”和“2A、1W”的字样,则它们均在正常发光时的电阻阻值之比为( )
A.2∶1 B.16∶1
C.4∶1 D.1∶16
3.由于供电电网电压的降低,用电器的功率降低了19%,这时供电电网上电压比原来降低了( )
4.铅蓄电池的电动势为2V,这表示( )
A.电路中每通过1C电量,电源把2J的化学能转变为电能
B.蓄电池两极间的电压为2V
C.蓄电池能在1s内将2J的化学能转变成电能
D.蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的大
5.如图2所示,因线路故障,按通K时,灯L1和L2均不亮,用电压表测得Uab=0,Ubc=0,Ucd=4V。由此可知开路处为( )
A.灯L1B.灯L2
C.变阻器 D.不能确定
6.一段长为L,电阻为R的均匀电阻丝,把它拉制成3L长的均匀细丝后,切成等长的三段,然后把它们并联在一起,其电阻值为( )
A.R/3B.3R
C.R/9 D.R
7.一个直流电动机所加电压为U,电流为 I,线圈内阻为 R,当它工作时,下述说法中错误的是( )
A.电动机的输出功率为U2/R
B.电动机的发热功率为I2R
C.电动机的输出功率为IU-I2R
D.电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R
8.在图3电路中,电源的电动势是E,内电阻是r,当滑动变阻器R3的滑动头向左移动时( )
A.电阻R1的功率将加大
B.电阻R2的功率将减小
C.电源的功率将加大
D.电源的效率将增加
9.图4所示电路中,A、B两端电压恒定,电流表内阻可忽略不计,定值电阻与滑动变阻器的全部电阻相等,均为R,当滑动键P从变阻器的上端C一直移到下端D的过程中,电流表示数情况应是( )
A.先减小后增大
B.先增大后减小
C.恒定不变
D.始终增大
10.三只阻值相等的电阻连接成图5所示的电路,由于某种原因,其中有一只电阻的阻值发生了变化,导致RAB>RBC则可能的原因是( )
A.R1变小
B.R2变小
C.R3变大
D.R3变小
11.在图6中,A. B两图分别为测灯泡电阻 R的电路图,下述说法正确的是( )
A.A图的接法叫电流表外接法,B图的接法叫电流表的内接法
B.A中R测 <R真,B中R测>R真
C.A中误差由电压表分流引起,为了减小误差,就使R<
D.B中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R>>RA,故此法测较大电阻好
12.如图7所示,当滑动变阻器R3的滑动片向右移动时,两电压表示数变化的绝对值分别是△U1和△U2,则下列结论正确的是( )
A.△U1>△U2
B.电阻R1的功率先增大后减小
C.电阻R2的功率一定增大
D.电源的输出功率先增大后减小
13.在用螺旋测微器测量金属导线的直径时,下述操作步骤中正确的是( )
A.旋动旋钮K使测微螺杆P与小砧A接近,再改旋微调旋钮K′,直至PA并拢,观察可动刻度H的零点与固定刻度G的零点是否恰好重合
B.旋动旋钮K测微螺杆P旋出,把被测金属导线放入螺杆P和小砧A之间的夹缝中,再使劲旋动旋钮K,直到螺杆P和小砧A紧紧夹住导线为止
C.由固定刻度G上读出导线直径的整毫米数,再从可动刻度H上读出其小数部分,读数时,尤其要注意G上半毫米刻度线是否已露出,再将两读数相加即得出导线的直径数值
D.为了减小测量误差,应在导线的同一部位测量3次,求其平均值即得该导线的直线d
14.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法,其中既减小偶然误差,又直观、简便的方法是( )
A.测出两组I,U的数据,代入方程组E=U1+I1r和E=U2+I2r中,即可求出E和r
B.多测几组I,U的数据,求出几组E,r,最后分别求出其平均值
C.测出多组I,U的数据,画出U-I图像,再根据图像求E,r
D.多测出几组I,U数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出开路时的路端电压即为电压势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r
二、填空题
15.两导线长度之比为1∶2,横截面积之比为3∶4,电阻率之比为5∶6,则它们的电阻之比为______。
16.在图8所示的电路中,A、D端所加的电压U恒定,R1= R2= R3= 10Ω。用一只理想的电流表接在B、C之间时其示数为0.75A,则若将电流表接在A、C之间时,其示数为______A,若在B、C之间接一只理想的电压表,其示数为______V。
17.一台电阻为2Ω的电动机,接在110V电路中工作时,通过电动机的电流为10A,则这台电动机消耗的电功率为______,发热功率为______,转化成机械功率为______,电动机的效率为______。
18.四只规格完全相同的灯泡按图9接在电路中,在S断开时,最亮的灯是______,在S闭合时,最亮的灯是____,S由断开到闭合,电流表的示数将______。
19.为了测定干电池的电动势和内电阻,现有下列器材:a.1.5V干电池两节;b.电压表(0V~3V~15V);c.电流(0A~0.6A~3.0A);d. 滑动变阻器(0Ω~20Ω);e.滑动变阻器(0Ω~1000Ω);f.电阻箱(0Ω~9999.9Ω);g.电键、导线等。
(1)除电池外,应选用器材:____,____,____,____。
(2)将下列实验步骤按次序排列:____。
A.打开电键
B.按照电路图接好电路,电压表用0V~3V,电流表用0A~0.6A。
C.移动滑键减小电阻,使电流表指针有较明显的偏转,记录电流表和电压表的读数。
D.把滑动变阻器的滑键滑到一端使阻值最大。
E.再移动滑键减小电阻,记录一组电流表、电压表的示数,以后逐渐减小
20.有一个未知电阻Rx,用图10中(a)和(b)两种电路分别对它进行测量,用(a)图电路测量时,两表读数分别为6V,6mA,用(b)图电路测量时,两表读数分别为5.9V,10mA,则用______图所示电路测该电阻的阻值误差较小,测量值Rx=______Ω ,测量值比真实值偏______(填:“大”或“小”)。
三、计算题
21.在图11的电路中,若R1=4Ω,R3=6Ω,电池内阻r=0.6Ω,则电源产生的总功率为40W,而输出功率则 37.6W。求:电源电动势和电阻R2。
22.如图12所示电路中,电源电动势E=15V,内电阻 r= 1Ω,R1=R3=10Ω,R2=4Ω,求:
①当电键K断开时电流表和电压表的读数,R1及R2消耗功率各为多少?
②当K闭合时,电流表和电压表的读数,电源的总功率及输出功率各为多少?
《恒定电流》单元检测答案
一、选择题
1、BC 2、B 3、C 4、AD 5、C 6、D 7、AD 8、C 9、A 10、B 11、ABCD 12、AC 13、AC 14、C
二、填空题
15、5∶9 16、1.5,5
17、1100W,200W,900W,82%
18、L1,L4,增大
19、(1)b(0~3V),c(0~0.6A),d,g
(2)BDFCEA
20、a,1000,大
三、计算题
21、E=20V,P2=7Ω
22、(1)1A,4V,10W,4W
题型1:有关电功率的计算问题
电功与电热的关系
1.电功是电能转化为其他形式能量的量度.电热是电能转化为内能的量度.计算电功时用公式W=IUt,计算电热时用公式Q=I2Rt.2.从能量转化的角度看,电功与电热间的数量关系是:W≥Q,即UIt≥I2Rt.具体地说:
(1)纯电阻电路计算电功、电热可选用下列公式中任一形式:W=Q=Pt=UIt=I2Rt=t.(2)非纯电阻电路
在非纯电阻电路(含有电动机、电解槽等)中消耗的电能除转化成内能外,还转化成机械能(如电动机)和化学能(如电解槽)即:电动机:W=E机+Q(UIt=E机+I2Rt)
电解槽:W=E化+Q(UIt=E化+I2Rt)
此时:W>Q(UIt>I2Rt)
在非纯电阻电路中,既不能表示电功,也不能表示电热.
1.如图所示,用输出电压为1.4
V,输出电流为100
mA的充电器对内阻为2
Ω的镍—氢电池充电.下列说法错错误的是()
A.电能转化为化学能的功率为0.12
W
B.充电器输出的电功率为0.14
W
C.充电时,电池消耗的热功率为0.02
W
D.充电器把0.14
W的功率储蓄在电池内
解析:充电器对电池的充电功率为P总=UI=0.14
W,电池充电时的热功率为P热=I2r=0.02
W,所以转化为化学能的功率为P化=P总-P热=0.12
W,因此充电器把0.12
W的功率储蓄在电池内,故A、B、C正确,D错误.答案:D
2.如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U
=12
V,电解槽内阻rA=2
Ω,当K1闭合,K2、K3断开时,A示数6A;当K2闭合,K1、K3断开时,A示数5
A,且电动机输出功率为35
W;当K3闭合,K1、K2断开时,A示数为4
A.求:
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大?
(2)电动机的内阻是多少?
(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?
解析:(1)电炉子为纯电阻,由欧姆定律:
其发热功率为:PR=UI1=12×6
W=72
W.(2)电动机为非纯电阻,由能量守恒定律得:UI2=
所以:
(3)电解槽工作时,由能量守恒定律得:P化=UI3-
所以P化=(12×4-42×2)
W=16
W.答案:(1)2
Ω 72
W(2)1
Ω(3)16
W
3.一只电炉的电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为R,设通过的电流相同,时间相同,电动机正常工作,则()
A.电动机和电炉发热相同
B.电动机消耗的功率和电炉一样大
C.电动机两端电压小于电炉两端电压
D.电动机和电炉两端电压相同
【解析】
由焦耳定律知,电炉与电动机发热相同,A对;对电动机U>IR,消耗的功率而电炉是纯电阻所以电动机消耗的功率比电炉的大,B错;电动机两端电压大于电炉两端电压,C、D错.
【答案】
A
4.如图,已知两只灯泡、分别标有”110
V
60
W”和”110
V
W”,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入220
V的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,则应使用下面哪个电路()
【解析】
A、C两图中灯泡不能正常发光.B、D中两灯泡都能正常发光,它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同,因此消耗的电功率一定相等.可以直接看出:B图总功率为200
W,D图总功率为320
W,所以选B.【答案】
B
5.如图所示的电路中,输入电压U恒为12
V,灯泡L上标有“6V、12
W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50
Ω.若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是()
A.电动机的输入功率为72
W
B.电动机的输出功率为12
W
C.电动机的热功率为2.0
W
D.整个电路消耗的电功率为22
W
解析:电动机为非纯电阻电路,欧姆定律对电动机不再适用.灯泡L正常发光,则IL=
=2
A,所以电路中的电流I=2
A,故整个电路消耗的总功率P总=UI=24
W,D错;电动机的输入功率等于P总-P灯=12
W,A、B错;电动机的热功率P总=I2RM=2.0
W,C对.
答案:C
6.教学上用的吸尘器的电动机内阻是一定的,当加上0.3
V的电压,电流为0.3
A时,吸尘器上的直流电动机不转动;当加上2.0
V的电压、电流为0.8
A时,它正常工作,则吸尘器正常工作时输出功率与输入功率之比为()
A.3∶5
B.5∶3
C.1∶2
D.1∶3
解析:电动机不转时,可视为纯电阻,由欧姆定律可知其内阻为r=1
Ω;当正常工作时,Pλ=UI=2.0×0.8
W=1.6
W,P热=I2r=0.82×1
W=0.64
W,所以P出=Pλ-P热=1.6
W-0.64
W=0.96
W,所以输出功率与输入功率之比为3∶5,A正确.
答案:A
7.如图所示电路,电流表和A为两个相同的毫安表,当电路两端接某一恒定电压的电源时,A的示数为3
mA,A的示数为2
mA.现将A改接在所在支路上,如图中虚线所示,再接入原来的恒定电压电源,那么,关于与A的示数情况,以下说法正确的是()
A.示数增大示数增大
B.示数增大示数减小
C.示数增大示数不一定减小
D.示数不一定增大,A示数也不一定增大
【解析】
由电流表示数知将A改接在所在支路上,两支路电阻差别更大,并联部分阻值一定减小,则A示数增大所在支路原来的电流为1
mA,现在这个支路电阻更大,所以这个支路电流就更小了,所以A示数减小,选B.【答案】
B
8.如图所示,用两节干电池点亮几个小灯泡,当逐一闭合开关,接入灯泡多时,以下说法错误的是()
A.灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗
B.各灯两端电压灯多时较低
C.通过电池的电流灯多时较大
D.电池输出功率灯多时较大
解析:灯泡的总电阻R随点亮灯泡个数的增加而减小,灯泡电压U==,所以B对.据P=知A对.由I=知I增大,C对.当电灯的总电阻等于电源内阻时电池输出功率最大.答案:D
9.如图所示,电解槽A和电炉B并联后接到电源上,电源内阻r=1
Ω,电炉电阻R=19
Ω,电解槽电阻r′=0.5
Ω.当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率为684
W;S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475
W(电炉电阻可看作不变).试求:
(1)电源的电动势;
(2)S1、S2闭合时,流过电解槽的电流大小;
(3)S1、S2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率.
解析:(1)S1闭合、S2断开时电炉功率为P1
电炉中电流I=
=
A=6
A,电源电动势E=I(R+r)=120
V.(2)S1、S2都闭合时电炉功率为P2
电炉中电流为IR=
=
A=5
A,电源路端电压为U=IRR=5×19
V=95
V,流过电源的电流为I==
A=25
A,流过电解槽的电流为IA=I-IR=20
A.(3)电解槽消耗的电功率PA=IAU=20×95
W=1
900
W
电解槽内热损耗功率P热=Ir′=202×0.5
W=200
W
电解槽转化成化学能的功率为P化=PA-P热=1
700
W.10.如图,电路中的电阻均为1
电源电动势为3
V,内阻为0.5
,电流表、电压表均为理想表,则此时电流表、电压表的读数分别是()
A.3
A
V
B.1.5
A
1.5
V
C.3
A
1.5
V
D.1.5
A
V
【解析】
电路简化如图所示:容易算出.5
所以3
A,路端电压1.5
V,通过电流表示数为1.5
A,选B.题型2:电路的动态分析
11.如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r.设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U.当R5滑动触头向图中a端移动时()
A.I变大,U变小
B.I变大,U变大
C.I变小,U变大
D.I变小,U变小
解析:根据题意分析知:整个电路的连接形式为电阻R2、R4串联后与电阻R5并联,然后再与电阻R1、R3串联接在电源上;电压表测量的为路端电压U,电流表测量的是流过电阻R2和R4的支路电流.当滑动变阻器的触头向a端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,R5与R2、R4串联后再并联的电阻变小,然后与R1、R3相串联的总电阻也变小,即外电路的总电阻变小.根据闭合电路欧姆定律得:干路中的总电流I总变大,路端电压U变小,所以电压表的读数变小;因为干路中的电流I总变大,所以电阻R1、R3上分得的电压变大,而总的路端电压变小,所以R2、R4支路的电压变小,所以流过电流表的电流变小,所以本题的正确答案为D.答案:D
12.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图7-2-6所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是()
A.电压表和电流表读数都增大
B.电压表和电流表读数都减小
C.电压表读数增大,电流表读数减小
D.电压表读数减小,电流表读数增大
解析:由电路图可知,滑动变阻器的触头向b端滑动时,其连入电路的阻值变大,导致整个电路的外电阻R外增大,由U=R外=知.路端电压即电压表的读数变大,而R1的分压UR1=·R1减小,故R2两端的电压UR2=U-UR1增大,再据I=可得通过R2的电流增大,即电流表的读数增大,所以A项正确.
答案:A
13.在某控制电路中,需要连成如图7-2-7所示的电路,主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成,L1、L2是红绿两个指示灯,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,下列说法中正确的是()
A.L1、L2两个指示灯都变亮
B.L1、L2两个指示灯都变暗
C.L1变亮,L2变暗
D.L1变暗,L2变亮
解析:当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时,电位器接入电路的电阻减小,根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大,内阻分担电压增大,路端电压减小,L1灯变暗,通过其电流减小;由U1=I2R1及I2=I-I1可知R1分担电压增大,L2及R2两端电压减小,L2功率减小而变暗,选项B正确.
答案:B
14.如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接,只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作.如果再合上S2,则下列表述正确的是()
A.电源输出功率减小
B.L1上消耗的功率增大
C.通过R1上的电流增大
D.通过R3上的电流增大
答案:
C
题型3:含电容电路的有关判断与计算
(1)解决这类问题的一般方法:通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程.
(2)只有当电容器充、放电时,电容器支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是断路.
(3)电路稳定时,与电容器串联的电阻为等势体,电容器的电压为与之并联的电阻电压.
15.如图所示,电源电动势E=6
V,内阻r=1
Ω,电阻R1=2Ω,R2=3
Ω,R3=7.5
Ω,电容器的电容C=4
μF.开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,试问这一过程中通过电流表的电量是多少?
解析:S断开,C相当于断路,R3中无电流,C两端电压即R2两端电压U2
=·R2=3
V.Q=CU2=12×10-6
C,且a板带正电,b板带负电.S闭合,C两端电压即R1两端电压,由电路分析:.Q′=CU1=7.2×10-6
C.且a板带负电,b板带正电.据此通过电流表电量ΔQ=Q+Q′=1.92×10-5
C.答案:1.92×10-5
C
16.如图所示的电路中,开关S闭合一段时间后,下列说法中正确的是()
A.将滑片N向右滑动时,电容器放电
B.将滑片N向右滑动时,电容器继续充电
C.将滑片M向上滑动时,电容器放电
D.将滑片M向上滑动时,电容器继续充电
解析:电路稳定时,R1和R3串联接在电路中,电容器C两端电压等于R3两端的电压,将滑片N向右滑动时,R3阻值变小,R3两端电压变小,电容器C两端电压变小,电容器C放电,A选项正确,B选项错误;电路稳定时没有电流经过R2,R2相当于一根导线,当滑片M向上滑动时,电容器两端电压不变,电容器既不充电也不放电,C、D选项错误.
答案:A
17.如图所示,在水平放置的平行板电容器之间,有一带电油滴P处于静止状态,若从某时刻起,油滴所带的电荷开始缓慢减小,为维持该油滴仍处于静止状态,可采取下列哪些措施()
①.其他条件不变,使电容器两极板缓慢靠近
②.其他条件不变,使电容器两极板缓慢远离
③.其他条件不变,将变阻器的滑片缓慢向左移动
④.其他条件不变,将变阻器的滑片缓慢向右移动
A.
①④
B.
②③
C.
①③
D.
③④
答案:C
18.如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,平行板电容器两金属板水平放置,S闭合后,两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态,G为灵敏电流计.
以下说法正确的是()
A.若滑动变阻器滑动触头向上移动,则油滴仍然静止,G中有a→b的电流
B.若滑动变阻器滑动触头向下移动,则油滴向下加速运动,G中有b→a的电流
C.若滑动变阻器滑动触头向上移动,则油滴向上加速运动,G中有b→a的电流
D.若将S断开,则油滴仍保持静止状态,G中无电流
答案:C
19.如图所示的电路中,电源电动势E=6
V,内阻r=1
Ω,电阻R1=6
Ω、R2=5
Ω、R3=3
Ω,电容器的电容C=2×10-5
F,若将开关S闭合,电路稳定时通过R2的电流为I;断开开关S后,通过R1的电荷量为q.则()
A.I=0.86
A
B.I=0.5
A
C.q=2×10-5
C
D.q=1×10-5
C
解析:对电路分析:电阻R1、R3并联后与R2串联,所以外电路总电阻为R=7
Ω,根据闭合电路欧姆定律得电路中的总电流为0.75
A,所以选项A错误;电阻R1、R3并联的电压为U=IR并=1.5
V,电容器的带电荷量为Q=CU=3×10-5
C.当断开开关S时,电容器对电阻放电,电荷通过R1、R3,由于两电阻并联,所以q1/q3=R3/R1,又q1+q3=Q,解得q1=1×10-5
C,q3=2×10-5
C,选项D正确.
答案:D
20.一电路如图所示,电源电动势E=28
V,内阻r=2,电阻
4
8
,C为平行板电容器,其电容C=3.0
pF,虚线到两极板距离相等,极板长L=0.20
m,两极板的间距d=1.m.(1)若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过的总电荷量为多少?
(2)若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以2.0
m/s的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?(要求写出计算和分析过程,g取10
m/s
【解析】
(1)S断开时,电阻的两端电压为16
V
(1分)
S闭合后,外阻为
(1分)
路端电压为
V,(1分)
电阻两端电压为′=14
V
(1分)
则所求流过的总电荷量为′=6.(1分)
(2)设微粒质量为m,电荷量为q,当开关S断开时有:
(1分)
当开关S闭合后,设微粒加速度为a,则
(1分)
设微粒能从C的电场中射出,则水平方向:
(1分)
竖直方向:
(1分)
由以上各式求得:y=6.m
故微粒不能从C的电场中射出.(1分)
【答案】
(1)6.C
(2)微粒不能从C的电场中射出
题型4:U-I图像的理解及应用
21.某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标上,如图中的a、b、c所示,根据图线可知下列错误的是()
A.反映变化的图线是c
B.电源电动势为8
V
C.电源内阻为2
D.当电流为0.5
A时,外电路的电阻为6
【解析】
根据可知,图中的a、b、c分别表示总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线,选项A正确;根据图线a知,当I=2
A时
W可得E=4
V,选项B错误;根据图线c知,当I=2
A时
W可得r=2,选项C正确;当I=0.5
A时.5
W可得/6
,选项D正确.【答案】
B
22.图甲为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线,由图可知,两者不成线性关系,这是由于________.如图乙所示,将这个电灯与20
Ω的定值电阻R串联,接在电动势为8
V的电源上,则电灯的实际功率为________
W.(不计电流表电阻和电源内阻)
解析:根据闭合电路欧姆定律:E=IR+UL得到:8=UL+20I
在甲图中画出此方程的图象如右图
由图象得出:该图象与原图的交点为此电路对应的电流和电压值,故此电路中小灯泡两端电压为U=2
V,电流I=0.3
A,所以功率P=UI=0.6
W.答案:随电压的增大,灯变亮,灯丝温度升高,电阻率变大,电阻变大 0.6
23.如图所示,在U-I图象上,a、b、c各点均表示该电路中的一个确定的工作状态,α=β=45°,则下列说法正确的是()
A.在b点时,电源有最小的输出功率
B.在b点时,电源的总功率最大
C.从a→b,β增大,电源的总功率和输出功率都增大
D.从b→c,β增大,电源的总功率和输出功率都减小
解析:在b点时,电源的内阻等于外电阻,电源有最大的输出功率,电源的总功率R总=IE,电流越大总功率越大,外电阻为零时总功率最大,从a→c,β增大,外电阻增大,电流减小,电源的总功率减小,输出功率增大.从b→c时,β增大,电流减小,电源的总功率和输出功率都减小.
答案:D
24.如图所示,直线
Ⅰ、Ⅱ
分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时,则下列说法错误的是()
A.电源1和电源2的内阻之比是11∶7
B.电源1和电源2的电动势之比是1∶1
C.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是1∶2
D.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2
【解析】
电源的伏安特性曲线的斜率的绝对值等于电源的内阻,由图知∶∶7,A对;图线在纵轴上的截距为电源的电动势B对;两种连接状态下,小灯泡消耗的功率分别为15
W、30
W,所以C正确,D错误.【答案】
1.关于电源电动势的说法错误的是
A.电源电动势等于内外电路电势降落之和
B.电源电动势等于外电路的路端电压
C.电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压
D.电源电动势表征电源把其它形式的能转化为电能的本领
2.如图所示,电路两端的.电压保持不变,当滑动
变阻器的滑动触头P向右移动时,三个灯泡亮
度的变化情况是
A.L1变亮,L2和L3皆变暗
B.变暗,不能确定, 变暗
C.变暗,变亮,变亮
D.变亮,变亮,变暗
3.电源的电动势和内电阻都保持一定,在外电路的电阻逐渐变小的过程中,下面说法错误的是
A.路端电压一定逐渐变小
B.电源的输出功率一定逐渐减小
C.电源内部消耗的电功率一定逐渐变大
D.电源的输出电流一定变大
4.如图所示当可变电阻R的滑片向b端移动时,通过
电阻R1、R2、R3的电流强度I1、I2、I3的变化情况是
A.I1变大,I2 ,I3 变小
B.I1,I2 变大,I3 变小
C.I1 变小,I2 ,I3 变大
D.I1、I2 变小,I3 变大
5.如图所示,电源E的电动势为3.2V,电阻R的阻值为30,小灯泡L的额定电压为3.0V, 额定功率为4.5W,当开关S接位置1时,电压表读数为3V,那么当开关S接位置2时,小灯泡L的发光情况是
A.很暗,甚至不亮
B.正常发光
C.不正常发光,略亮
一、直流电(DC)电流方向不随时间而改变
交变电流(AC)
大小和方向都随时间做周期性变化的电流 交流发电机模型的原理简图
二、交变电流的产生 中性面 线圈平面与磁感线垂直的位置叫做中性面
(1)线圈经过中性面时,穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为零,线圈中的电动势为零
(2)线圈经过中性面时,电流将改变方向,线圈转动一周,两次经过中性面,电流方向改变两次
三、交变电流的变化规律
以线圈经过中性面开始计时,在时刻t线圈中的感应电动势(ab和cd边切割磁感线)
e为电动势在时刻t的瞬时值,Em为电动势的最大值(峰值).
四、交流电的图像
五、交变电流的种类
课堂练习
5.2《描述交变电流的物理量》
复习回顾
(一)交变电流:大小和方向随时间做周期性变化的电流;简称交流。
其中按正弦规律变化的交流电叫正弦交流电。
(二)正弦交流电的产生及变化规律
1、产生:线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,产生正弦交流电。
2、中性面:跟磁场方向垂直的平面叫做中性面。
这一位置穿过线圈的磁通量最大,磁通量变化率为零,线圈中无感应电动势。
3、规律:
瞬时值表达式:从中性面开始计时
一、周期和频率
物理意义:表示交流电变化的快慢
1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率:交变电流一秒内完成周期性变化的次数。
角频率:线圈在磁场中转动的角速度
二、峰值和有效值
3.有效值 定义:E、U、I 根据电流的热效应来规定,让交流与直流分别通过相同的电阻,如果在交流的一个周期内 3 它们产生的热量相等,就把这个直流的数值叫做这个交流的有效值。4.正弦交流电的有效值与最大值的关系:
mm
说明:
A、以上关系式只适用于正弦或余弦交流电;
B、交流用电器的额定电压和额定电流指的是有效值; C、交流电流表和交流电压表的读数是有效值 D、对于交流电若没有特殊说明的均指有效值 注意:峰值(最大值)、有效值、平均值在应用上的区别。
1、在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
2、求通过某导体截面的电量一定要用平均值。EE2II2
小结
1、周期:交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
2、频率:一秒内完成周期性变化的次数。
3、最大值(峰值): Em
Um Im
4、瞬时值: u
i
e
5、有效值:
E
U
I
(1)定义:根据电流的热效应来规定,让交流电和直流通过相同阻值的电阻,如果他们在一个周期内产生的热量相等,就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。
E(2)正弦交流电的有效值与最大值的关系: Em2注意:A.对于交流电若没有特殊说明的均指有效值
B.在求交流电的功、功率或电热时必须用交流电的有效值。
C.求通过某导体截面的电量一定要用平均值。
§2.3电感和电容对交变电流的影响
在直流电路中,影响电流和电压关系的只有电阻,而在交流电路中影响电流和电压关系的除了电阻,还有电感和电容.通过电感和电容对交变电流影响的分析讨论,我们可以进一步认识到交流与直流的区别.
一、交变电流能够通过电容器
• 实验电路如图所示,将双刀双掷开关S分别接到电压相等的直流电源和交流电源上,观察灯泡的亮暗.
S接直流电源时,灯泡不亮;S接交流电源时,灯泡发光 1.实验表明直流不能通过电容器,而交流能够“通过”电容器. 2.对电容器“隔直流、通交流”的理解
电容器的两极板间用绝缘介质隔开,因此直流不能通过.
电容器接上交流电源时,自由电荷并未通过极板间的绝缘介质,只是在交变电压的作用下,电容器交替地进行充、放电,电路中有了电流,表现为交流“通过”了电容器.
二、电容器对交变电流的阻碍作用
1.电容器对交流有阻碍作用.
2.容抗:电容对交变电流阻碍作用的大小叫做容抗,用XC表示.
3.影响容抗的因素:电容器的电容和交变电流的频率.电容越大,频率越高,容抗越小.
4.实际应用P49
隔直电容器——通交流、隔直流.
旁路电容器——通高频、阻低频.
三、电感对交变电流的阻碍作用
1.电感对交变电流有阻碍作用.
2.感抗:电感对交变电流阻碍作用的大小叫做感抗,用XL表示.
3.成因:由于交变电流是不断变化的,所以在电感上产生自感电动势,自感电动势是阻碍电流变化的.
4.影响感抗的因素:线圈的自感系数和交变电流的频率,电感越大,频率越高,感抗越大. 5.实际应用:
低频扼流圈——通直流、阻交流.
高频扼流圈——通低频、阻高频.
5.4 变压器
一、变压器的构造
问题:变压器副线圈和原线圈电路是否相通?
变压器原副线圈不相通,那么在给原线圈接交变电压U1后,副线圈电压U2是怎样产生的?
理想变压器
如果在能量转化的过程中能量损失很小,能够略去原、副线圈的电阻,以及各种电磁能量损失,这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。
无铜损、铁损、磁损
变压器输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系
六、有多个副线圈的理想变压器的问题
一个原线圈多个副线圈的理想变压器,原线圈匝数为n1,两个副线圈的匝数分别为n2和n3,相应的电压分别为U1、U2和U3,相应的电流分别为I1、I2和I3,根据变压器的工作原理可得:
课堂练习
一台理想变压器原线圈匝数n1=1100匝,两个副线圈的匝数分别是n2=60匝,n3=1200匝.若通过两个副线圈中的电流分别为I2=10A,I3=5A,求原线圈中的电流.(6 A)如图所示:理想变压器的交流输入电压U1=220V,有两组副线圈,其中n2=36匝,标有“6V,9W”、“12V,12W”的灯泡分别接在两副线圈上均正常发光,求:(1)原线圈的匝数为n1和另一副线圈的匝数n3.(2)原线圈的电流I1。
第五章 第五节电能的输送
一、输电线上的功率损失
21.设输电电流为I,输电线电阻为R,则输电线上的功率损失为:
2.减少输电线上功率损失的方法
(1)减小输电线的电阻R
①减小输电线长度L:由于输电距离一定,所以在实际中不可能用减小L来减小R.
②减小电阻率:目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料.
③增大导线的横截面积S,这要多消耗金属材料,增加成本,同时给输电线的架设带来很大的困难.
(2)减小输电电流 I
PIR
②提高输电电压U :
在输送功率P 一定,输电线电阻R一定的条件下,输电电压提高到原来的n倍,输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍.
采用高压输电是减小输电线上功率损失的最有效、最经济的措施.
功率关系
二、输电线路上的电压损失
1.电压损失:输电线路始端电压U跟末端电压U’的差值,称为输电线路上的电压损失,U = U -U’,如图所示:
2.造成电压损失的因素
(1)输电线电阻造成电压损失
U=IR.
(2)输电线感抗和容抗造成电压损失. 3.减小输电线路上电压损失的方法
(1)减小输电线电阻R
对高压输电线路效果不佳.
(2)减小输电电流I
在输送电功率不变的前提下,提高输电电压是有效的措施.
●
目前我国远距离送电采用的电压有110kV、220kV 和330kV, 在少数地区已开始采用500kV的超高压送电。
●
目前世界上正在试验的最高输电电压是1150kV。
●
大型发电机发出的电压,等级有 10.5kV、13.8kV、15.75kV、18.0kV。
例:发电机输出电压220V,输出功率44kW,每条输电线电阻0.2Ω,求用户得到的电压和电功率各是多少?如果发电站先用变压比为1:10的升压变压器将电压升高,经同样输电线路,后经10:1的降压变压器降压后供给用户,则用户得到的电压和电功率各是多少? 140V, 28KW
219.2V, 43.84KW 思考:有一台内阻为1Ω的发电机,供给一所学校照明电路,如图,升压变压器的匝数比为1:4,降压变压器的匝数比为4:1,输电线总阻为R=4Ω,全校共22个班,每班有“220V,40w” 的灯6盏,若要保证全部电灯正常发光,讨论:1)发电机的输出功率多大?
2)发电机的电动势多大?3)输电效率是多少?4)若使用灯数减半并正常发光,发电机的输出功率是否减半?
小结:
输电导线上功率损失P=I2R,电压损失U=IR.提高输电电压是减小功率损失和电压损失的有效途径.
物理在绝大多数的省份既是会考科目又是高考科目,在高中的学习中占有重要地位。小编准备了高二物理寒假交变电流复习知识点,希望你喜欢。
1.交变电流
大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫做交变电流。按正弦规律变化的电动势、电流称为正弦交流电。
2.正弦交流电
(1)函数式:e=Emsint(其中Em=NBS)
(2)线圈平面与中性面重合时,磁通量最大,电动势为零,磁通量的变化率为零,线圈平面与中心面垂直时,磁通量为零,电动势最大,磁通量的变化率最大。
(3)若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时,交变电流的变化规律为i=Imcost。(4)图像:正弦交流电的电动势e、电流i、和电压u,其变化规律可用函数图像描述。
3.表征交变电流的物理量
(1)瞬时值:交流电某一时刻的值,常用e、u、i表示。
(2)最大值:Em=NBS,最大值Em(Um,Im)与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关。在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值。
(3)有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值。
①求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时,要用有效值计算,有效值与最大值之间的关系
E=Em/,U=Um/,I=Im/只适用于正弦交流电,其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算,切不可乱套公式。②在正弦交流电中,各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值。
(4)周期和频率----周期T:交流电完成一次周期性变化所需的时间。在一个周期内,交流电的方向变化两次。
频率f:交流电在1s内完成周期性变化的次数。角频率:=2f。
4.电感、电容对交变电流的影响
(1)电感:通直流、阻交流;通低频、阻高频。
(2)电容:通交流、隔直流;通高频、阻低频。
5.变压器
(1)理想变压器:工作时无功率损失(即无铜损、铁损),因此,理想变压器原副线圈电阻均不计。
(2)理想变压器的关系式:
①电压关系:U1/U2=n1/n2(变压比),即电压与匝数成正比。
②功率关系:P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3+
③电流关系:I1/I2=n2/n1(变流比),即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。
(3)变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小,可用较细的导线绕制,低压线圈匝数少而通过的电流大,应当用较粗的导线绕制。
6.电能的输送
(1)关键:减少输电线上电能的损失:P耗=I2R线
(2)方法:①减小输电导线的电阻,如采用电阻率小的材料;加大导线的横截面积。②提高输电电压,减小输电电流。前一方法的作用十分有限,代价较高,一般采用后一种方法。
(3)远距离输电过程:输电导线损耗的电功率:P损=(P/U)2R线,因此,当输送的电能一定时,输电电压增大到原来的n倍,输电导线上损耗的功率就减少到原来的1/n2。
(4)解有关远距离输电问题时,公式P损=U线I线或P损=U线2R线不常用,其原因是在一般情况下,U线不易求出,且易把U线和U总相混淆而造成错误。
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