4月17日 恒定电流
高考频度:★★★★☆
难易程度:★★☆☆☆
如图所示,电路中电源的电动势E恒定,内阻r=2 Ω,定值电阻R3=4 Ω。ab段电路消耗的电功率在开关S断开与闭合时相等,电压表和电流表均为理想电表,则以下说法中正确的
A.开关S断开时电压表的示数一定等于S闭合时的示数
B.电阻R1、R2可能分别为4 Ω、6 Ω
C.电阻R1、R2可能分别为3 Ω、9 Ω
D.开关S断开与闭合时,电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小之比与R1、R2无关
【参考答案】CD
【试题解析】开关断开时外电路总电阻大于闭合时外电路总电阻,则开关断开时电压表的示数一定大于闭合时的示数,故A错误;由题,开关S断开与闭合时,ab段电路消耗的电功率相等,则有,将3 Ω、9 Ω代入方程成立,而将4 Ω、6 Ω代入方程不成立,故C正确,B错误;根据闭合电路欧姆定律得,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,故D正确。
【知识补给】
闭合电路欧姆定律
1.闭合电路
(1)组成
(2)电源电动势与内、外电压的关系:E=U内+U外。
2.闭合电路欧姆定律
(1)内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)公式
(3)路端电压U与电流I的关系
①关系式:U=E–Ir。
②U-I图像如图所示。
A.当电路断路即I=0时,纵坐标的截距为电源电动势。
B.当外电路电压为U=0时,横坐标的截距为短路电流。
C.图线的斜率的绝对值为电源的内阻。
3.路端电压与外电阻的关系
(1)当外电阻R增大时,I减小,内电压减小,路端电压U外增大。当外电路断开时,I=0,U外+E。
(2)当外电阻R减小时,I增大,内电压增大,路端电压U外减小。当外电路短路时,外电阻R=0,,U外=0。
4.闭合电路中的功率
(1)电源的总功率:P总=IE=IU外+IU内=P出+P内。
(2)电源的内耗功率:P内=I2r=IU内。
(3)电源的输出功率:P出=UI=EI–I2r=P总–P内。
(4)电源的U-I图像与电阻的U-I图像的比较
如图所示,甲是电源的U-I图线,乙是电阻的U-I图线,两种图线比较如下:
图像特征
物理意义
电源的U-I图像
电阻的U-I图像
图像表述物理量的变化关系
电源的路端电压随电路电流的变化关系
通过电阻的电流随电阻两端电压的变化关系
图线与坐标轴的交点
与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流
过坐标原点,表示电阻两端电压为零时,通过电阻的电流为零
图线上每一点横、纵坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值
表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同
每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小
图线的斜率
内电阻r的相反数-r
表示电阻大小
图示电路中,R1是光敏电阻,R2是定值电阻,电源的内阻不能忽略。闭合开关S,当光敏电阻上的光照强度增大时,下列有关电路的分析,其中正确的是
A.通过R1的电流增大 B.电容器所带电荷量增加
C.电源的输出功率减小 D.电源的效率增大
在如图所示的电路中,灯泡A、灯泡B原来都是正常发光的。现在突然灯泡A比原来变亮了些,灯泡B不亮了。则电路中出现的故障可能是
A.灯泡B短路 B.灯泡B断路
C.若灯泡B完好,R3短路 D.若灯泡B完好,R3、R2同时短路
电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。如图,直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的伏安特性图线。将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么
A.R接到电源a上,电源的效率较低
B.R接到电源b上,电源的输出功率较大
C.R接到电源a上,电源的输出功率较大,电源效率较高
D.R接到电源b上,电源的输出功率较小,电源效率较高
一个电流表的满刻度电流值Ig=0.6 A,面板如图所示,那么它每一小格所对应的电流是_________mA,指针现在的电流示数是_________A。如果这个量程为0.6 A的电流表内阻Rg=60 Ω,要把这个电流表的量程扩大成3 A,那么应该在Rg上_________联一个电阻RS,RS的大小应是_________;连上RS后,测某一电流,指针仍指到如图所示位置,则该电流是_________A,连上RS后,刻度盘上每一小格所代表的电流值是未连上RS前的_________倍。
实验室有一破损的双量程动圈式电压表,两量程分别是50 V和500 V,其内部电路如图1所示,因电压表的表头G已烧坏,无法知道其电学特性,但两个精密电阻R1、R2完好,测得R1=49.9 kΩ,R1=499.9 kΩ,现有两个表头,外形都与原表头G相同,已知表头G1的满偏电流为1 mA,内阻为60 Ω;表头G2的满偏电流0.5 mA,内阻为100 Ω,又有两个定值电阻r1=40 Ω,r2=20 Ω,若保留R1、R2的情况下,对电压表进行修复,则:
(1)原表头G满偏电流Ig=__________,内阻rg=__________。
(2)用于修复电压表的器材有:__________(填器材符号)。
(3)在虚线框中画出修复后的电路:
【参考答案】
ACD 灯泡B短路时,灯泡B不亮,R3短路,外电阻减小,干路电流增大,路端电压减小,则通过变阻器的电流减小,则通过灯泡A的电流,灯泡A比原来亮些,故A正确。灯泡B断路,外电阻增大,路端电压U增大,干路电流I减小,R1电流的I1增大,则通过灯泡A的电流IA=I–I1减小,灯泡A变暗,B错误。若灯泡B完好,R3短路,灯泡B也被短路,灯泡B不亮,外电阻减小,干路电流增大,路端电压减小,则通过变阻器的电流减小,则通过灯泡A的电流变大,灯泡A比原来亮些,故C正确。若灯泡B完好,R3、R2同时短路,灯泡B不亮,外电阻减小,干路电流增大,路端电压减小,则通过变阻器的电流减小,则通过灯泡A的电流,灯泡A比原来亮些,故D正确。
20 0.340 并 15 Ω 1.7 5
电流表量程为0.6 A,由图示电流表可知,其分度值为0.02 A=20 mA,电流表示数为0.34 A;把电流表改装成量程为3 A的电流表,要并联一个电阻,并联电阻的阻值R=;电流表改装后其量程为3 A,由图示电流表可知,其分度值为0.1 A,示数为1.7 A;电流表改装前的分度值是0.02 A,改装后的分度值为0.1 A,分度值变为原来的5倍。
(1)Ig=1 mA rg=100 Ω
(2)G1 r1
(3)如图所示
(1)由图示电路图可知,电压表量程,
代入数据解得:Ig=1 mA,rg=100 Ω
(2)修复电压表,表头满偏电流为,Ig=1 mA,阻应为:rg=100 Ω,需要的实验器材为G1、r1
(3)电路图如图所示: