2019-3-15 高中 物理 恒定电流 计算题

2019-3-15 高中物理恒定电流计算题
（考试总分：100 分考试时间： 120 分钟）
一、计算题（本题共计 10 小题，每题 10 分，共计100分）
1、已知电流表的内阻R g=120Ω，满偏电流I g=3mA，
（1）要把它改装成量程是6V的电压表，应串联多大的电阻？改装后的电压表内阻是多少？
（2）要把它改装成量程是3A的电流表，应并联多大的电阻？
2、如图所示电路，已知R1=5Ω,R2=10Ω,R4=1Ω.当电键S接a时，电流表示数为1.5A；当S接b时，电流表示数为1
A.求电源电压
U.
3、一个阻值为5Ω的定值电阻，通过的电流恒为2A，求：
（1）定值电阻两端电压U；
（2）在1分钟内电阻产生的热量Q。

4、如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，电动机绕组的电阻R0=0.5Ω，电键S1始终闭合。

当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336W，求：
(1)当电键S2断开时，流过电阻R1的电流I；
(2)电源的内电阻r；
(3)当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。

5、如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：
（1）电源的输出功率P出是多大？
（2）电源内部损耗的电功率P内是多少？
（3）电源的效率η是多大？
6、在如图甲所示的电路中，电阻R1和R2都是纯电阻，它们的伏安特性曲线分别如图乙中Oa、Ob所示．现在电路两端BC之间加上恒定的电压U0＝7.0
V．调节滑动变阻器R3，使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等，求此时电阻R1和R2的阻值为多大？R3接入电路的阻值为多大？
7、如图所示，E＝8 V，r＝2 Ω，R1＝8
Ω，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，R2为滑动变阻器接入电路中的有效阻值，问：
(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R2的取值应是多大？这时R2的功率是多大？
(2)要使R1得到的电功率最大，则R2的取值应是多大？R1的最大功率是多大？这时电源的效率是多大？
8、图甲为一直流电动机提升重物的装置图，该直流电动机的电路结构可间化为图乙用来保护电路的定值电阻的阻值为，电动机线圈屯阻为，当电动机匀速向上提升质量为10kg
的重物时，图中电压表的示数为，而电压表的示数为，电动机处于正常工作中取，求：
电流表的示数；
重物上升的速度．
9、三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V，它们的额定电流都为0.3
A.若将它们连接成图1、图2所示电路，且灯泡都正常发光，试求
(1)图1电路的总电流和电阻R2消耗的电功率;
(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能。

10、如图所示的电路中，电源的电动势E=80 V，内电阻r=2Ω，R1=4Ω，R2为滑动变阻器.问：
（1）该电路中R2取多大时，R1上功率最大，最大功率多少？
（2）R2阻值为多大时，它消耗的功率最大,最大功率为多少？
（3）如果要求电源输出功率为600 W，外电路电阻R2应取多少？此时电源效率为多少？
一、 计算题 （本题共计 10 小题，每题 10 分，共计100分） 1、【答案】（1）1880Ω, 2000Ω；（2）0.12Ω
【解析】（1）要把它改装成量程是6V 的电压表，应串联的电阻：
3
6
1201880310g g U R R I -=
-=Ω-Ω=Ω⨯串， 改装后的电压表内阻： 12018802000V g R R R =+=Ω+Ω=Ω。

（2）要把它改装成量程是3A 的电流表，应并联的电阻：
3
3
3101200.123310g
g g I R R I I --⨯==⨯Ω=Ω--⨯并。

2、【答案】U=15V
【解析】当S 接a 时，由欧姆定律可知：U=I 1（r+R 1+R 3+R 4）=1.5×（r+5+1+R 3）=1.5×（6+R 3+r ） 同理可求得s 接b 时，U=11+R 3+r 联立解得：U=15V 。

3、【答案】（1）10V （2）1200J
【解析】（1）定值电阻两端电压U=IR=2×5V=10V ； （2）在1分钟内电阻产生的热量Q=I 2Rt=22×5×60J=1200J 。

4、【答案】（1）5A （2
） （3）22A,1606W
【解析】 (1) 设S 2断开时R 1消耗的功率为P 1，则有：
可得：
(2) 当电键S 2断开时，路端电压 电源的内电阻
(3) 当电键S 2闭合时R 1消耗的功率为P 2，则有：
可得：
此时路端电压
通过电源的电流
通过电动机的电流
电动机的输出功率
5、【答案】（1）4W ，（2）2W ，（3）66.7%
【解析】（1）从A 的图线可读出，电源的电动势 E=3V ，内阻3
0.56
m E r I =
=Ω=Ω 从图象的交点可读出：路端电压U=2V ，电路电流I=2A 则电源的输出功率为224P UI W W ==⨯=出
（2）电源内部损耗的电功率22
20.52P I r W W ==⨯=内 （3）电源的总功率为23
6P IE W W ==⨯=总 故电源的效率为4100%66.7%6P P η=
=⨯=出
总。

6、【答案】R 1＝R 2＝1 000 Ω R 3＝800 Ω
【解析】R 1、R 2和R 3串联，电流相等．当电阻R 1和电阻R 2消耗的电功率相等时，有 R 1＝R 2
由伏安特性曲线可知，此时电路中的电流I ＝2.5 mA 这时加在电阻R 1和R 2上的电压U 1＝U 2＝2.5 V 由欧姆定律得R 1＝R 2＝
＝1 000 Ω
滑动变阻器R 3两端电压为U 3＝U 0－U 1－U 2＝2 V 由欧姆定律得R 3＝
＝800Ω。

7、【答案】(1)R 2=10 Ω, P 2max ＝1.6W (2)R 2＝0, P 1max ＝5.12W,η＝80%.
【解析】(1) r′＝R 1+r=10Ω，当R 2＝r′=10 Ω时，R 2有最大功率，
即22
2max
8W=1.6W 4410
E P r ==⨯''
(2)因R 1是定值电阻，所以流过R 1的电流越大，R 1的功率就越大． 当R 2＝0时，电路中有最大电流，即max 10.8A E
I R r
=
=+ R 1的最大功率2
1max max 1 5.12W P I R ==
这时电源的效率1
1100%80%R R r
η=
⨯=+。

8、【答案】 5A ；
．
【解析】（1）对电阻R ，根据欧姆定律得：
（2）电动机的输入功率为：
电动机的发热功率为：
所以电动机的输出功率，即机械功率为： W
又：
代入数据解得：
9、【答案】(1)0.9A,0.045W(2) 图2电路比图1电路节能
【解析】(1)由题意，在图1电路中： 电路的总电流I 总＝I L1+ I L2+ I L3=0.9 A
=E- I 总r=2.55 V U R2= U 路程- U L3=0.05 V I R2= I 总=0.9A
电阻R 2消耗功率P R2= I R2·U R2=0.045 W (2)图1电源提供的电功率 P 总= I 总E=0.9×3 W=2.7W 图2电源提供的电功率 P′总= I′总·E′＝0.3×6W ＝1.8 W
由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总< P 总 所以，图2电路比图1电路节能。

10、【答案】（1）0， 711.1W ；（2）6Ω时， 2max 266.7P W =；（3）22R =Ω， 75%η=
【解析】（1）R 1为定值电阻，故当R 2=0Ω
时，电路中电流最大，则R 1上功率最大；最大电流为18040
423
E I A A R r =
==++ R 1的最大功率： 2
2
11404711.13R P I R W W ⎛⎫==⨯≈ ⎪⎝⎭
（2）将R 1视为电源的内电阻处理，则根据电源的输出功率随外电阻变化的特点，知道当R 2=R 1+r 时电源的输出功率最大（即外电阻R 2消耗的电功率最大）： R 2=R 1+r=（4+2）Ω=6Ω； 128020
123
E I A A R R r =
==++ ，R 2的最大功率：
2
222206266.73R P I R W W ⎛⎫
==⨯= ⎪⎝⎭
（3）2
22
12212280460042
E P I R R R R W R R r R ==
+=+=++++（）（）（）（）
解得 R 2=2Ω； 则得128010422
E I A A R R r =
==++++
电源的效率2600100%100%75%600102P P η=
⨯=⨯=+⨯出
总。