恒定电流计算题(一、二)(含答案版)

第1页共6页恒定电流计算题（一）高二年级班号姓名1.如图所示，M为一线圈电阻r=0.4Ω的电动机，R=24Ω，电源电动势E=40V.当S断开时，电流表的示数，I1=1.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2=4.0A求开关S闭合时电动机发热消耗的功率和转化为机械能的功率.解：设电源内阻为r′,当S断开时，rREI1，即r2440V6A.1，得r′=1Ω.当S合上时，I2=4A，则U内=I2·r′=4VU外=E-U内=40V-4V=36V，也即电动机两端电压为36V5W.24W.0)24364(r)RUI(rIP2222外热5W.875W.2U)RUI(PPP2外外热总机2.如图所示电路中，R3=4Ω，电流表读数为0.75A，电压表读数为2V，由于某一电阻断路，使电流表读数为0.8A，而电压表读数为3.2V问:(1)哪一只电阻断路?(2)电源电动势和内电阻各多大?解:(1)用排除法可判断得出R1断路，(2)R1断开后，电压表示数即为R2上的电压故48A.02V.3R2R1断开前,R2上电压为0.75×4V=3V，而此时电压表示数为2V，故R3上的电压为1V，825A.02VIUR,25A.041VRUI311333由E=U外+Ir可得R1断开前:E=3V+(0.75+0.25)r①R1断开后:E=3.2V+0.8r②解①、②两式可得E=4V，r=1Ω。3.如图所示的电路中，R1=3Ω，R2=6Ω，R3=1.5Ω，C=20μF当开关S断开时，电源所释放的总功率为2W；当开关S闭合时，电源所释放的总功率为4W求:(1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合S时，电源的输出功率；(3)S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少?解:（1）S断开时2Wr5.16EP2总①S闭合时4Wr5.12EP2总②解①、②两式得E=4V，r=0.5Ω(2)S闭合时5W.35.3)4E(P2出(3)S断开时，UC=3V，Q1=CUC=6×10-5C，S合上时，U′C=0,Q2=0第2页共6页4.如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时会自动断开.S2是一个自动温控开关，当温度低于约70℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，限流电阻R1=R2=500Ω，加热电阻丝R3=50Ω，两灯电阻不计.(1)根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温过程)(2)简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗?(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的功率之比.解:(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时把手动开关S1关闭，这时黄灯短路红灯亮，电饭堡处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合待电饭煲中水烧干后，温度升高到103℃时.开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态由于电饭堡散热，待温度下降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态.(2)不能，因为如果不闭合S1，则只能将食物加热至80℃.(3)设电饭煲处于加热状态时，功率为P1，8W.1064W)5005050050(220RUP22321设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2，则8W.88W5050050500500220RRUP223122所以P1:P2≈12:15．如图所示，AB、CD为两根平行的相同的均匀电阻丝，EF为另一根电阻丝，其电阻为R，它可以在AB、CD上滑动并保持与EF与AB、CD接触良好．图中电压表为理想电压表．电池的电动势和内阻都不变．B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略．当EF处于图中位置时，电压表的读数为U1=4.0V．已知将EF由图中位置向左移动一段距离ΔL后，电压表的读数变为U2=3.0V。若将EF由图中位置向右移动一段距离ΔL，，电压表的读数U3是多少？解：令表示AB、CD上单位长度电阻丝的电阻，当EF处于图中位置时，设EB、FD两段电阻丝的长度皆为l．由于电压表是理想电压表，故电压表的读数就是EF两端的电压．由分压关系得，12UlRrR①当EF由图示位置向左移动一段距离L，EB、FD两段电阻丝的总电阻为)(2Ll．由分压关系得2)(2ULlRrR②当EF由图示位置向右移动一段距离L，EB、FD两段电阻丝的总电阻为)(2Ll．由分压关系得，3)(2ULlRrR③由以上三式，代入数值解得VU63。第3页共6页6．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm.电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间.若小球带电荷量为q=1×10－2C，质量为m=2×10－2kg，不考虑空气阻力.那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？（取g=10m/s2）解：(1)小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A板时速度为零。设两板间电压为UAB由动能定理得-mgd-qUAB=0-2021mv①∴滑动变阻器两端电压U滑=UAB=8V②设通过滑动变阻器电流为I,由欧姆定律得I=ArRUE1滑③滑动变阻器接入电路的电阻8＝＝滑滑IUR④(2)电源的输出功率P出=I2(R+R滑)=23W⑤第4页共6页恒定电流计算题（二）高二年级班号姓名1.在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量，如图所示，为电子秤的原理图，托盘和弹簧的电阻与质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零.设变阻器的总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想表，当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时称量物体的质量.解:设托盘上放上质量为m的物体时，弹簧的压缩量为x，由题设知：mg=kx，则x=kmg①由全电路欧姆定律知：I=rRRE0②U=I·R′=I·RLx③联立①②③求解得URgErRRkLm)(0。2．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中，电源的电动势E=9.0V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图线所示。闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1=2mA，则当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？解：从图乙查得t=20℃时，R的阻值为4kΩ，由E=I1(R+Rg)，得：RIERg1，代入数据得：kkk5.0429，当I2＝3.6mA时，热敏电阻的阻值为R'，则：gRIER2/，代入数据得：kkk25.06.39，从图乙查得此时对应的温度为t2=120℃。3.如图所示的电路中，电阻R1=12Ω，R2=R3=R4=6.0Ω.当电键S断开时，电压表的示数为12V，全电路消耗的电功率为13W.问电键S闭合后，电压表及电流表的示数各是多大(电流表的内阻忽略不计，电压表的内阻非常大)?答案:电压表的示数为10.5V；电流表的示数为2.1A。第5页共6页4．如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线。若A．B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻是多少？解：据数学知识可知直线OAC的方程为P总=3I，抛物线OBC的方程Pr=I2当I=2A时，PAB=P总—Pr=3×2—22=2W。（5分）由电源总功率P总=IE=3I得E=3V由电源内部消耗功率Pr=I2r=I2得r=1Ω由全电路欧姆定律I=E/（R+r）得R=E/I—r=3/2—1=0.5Ω。（5分）5．如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r=1Ω，电阻R1=3Ω，R2=6Ω，电容器的电容C=3.6μF，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开。（1）合上S2，待电路稳定以后，求电容器C上电量变化了多少？（2）合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电量是多少？解：（1）设开关S1闭合，S2断开时，电容两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有A5.111rREI，1U=V5.411RI合上开关S2后，电容电压为2U，干路电流为2I．根据闭合电路欧姆定律有A221212rRRRREI，2U=V421212RRRRI所以电容器上电量变化了C101.8)(612－CUUQ（2）合上S2后，电容上电量为Q，C1044.152CUQ断开S1后，1R和2R的电流与阻值成反比，故流过的电量与阻值成反比。故流过1R的电量C106.962121QRRRQ⑦6．一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图甲所示，图中U=12V的直线为图线的渐近线．现将该电源和一个变阻器R0接成如图乙所示电路，已知电源允许通过的最大电流为2A，变阻器的最大阻值为R0=22Ω．求:（1）电源电动势E和内电阻r．（2）空载时A、B两端输出的电压范围．（3）A、B两端所能接负载的电阻的最小值．解：（1）据全电路欧姆定律E=U+Ir由图甲可知，当I＝0时，E＝U＝12V当E＝12V，R＝2Ω时，U＝6V，据全电路欧姆定律可得r=2Ω（2）空载时，当变阻器滑片移至最下端时，输出电压UAB＝0ErS2S1CR1R2D第6页共6页当滑片移至最上端时，有E=UAB+Ir，0EIRr可得这时的输出电压UAB＝11V所以，空载时输出电压范围为0～11V．（3）设所接负载电阻的最小值为R/，此时滑片应移至最上端，电源电流最大I=2A有E=I(R外+r)其中'0'0RRRRR外带入数据可得Rˊ=4.9Ω答案：（1）12V;（2）0～11V,（3）4.9Ω