高二物理恒定電流測試題答案

　　二、實(shí)驗(yàn)題(本題包括2小題，每小題8分，共16分.按題目要求作答) 新課標(biāo)第一網(wǎng)

　　11.(2009年高考安徽卷)用如圖2-15所示電路，測定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用.除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：

　　圖2-15

　　a.電流表(量程0.6 A、3 A);

　　b.電壓表(量程3 V、15 V);

　　c.定值電阻(阻值1 Ω、額定功率5 W);

　　d.定值電阻(阻值10 Ω、額定功率10 W);

　　e.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～10 Ω、額定電流2 A);

　　f.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～100 Ω、額定電流1 A).那么

　　(1)要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇________ V，電流表的量程應(yīng)選擇________ A;R0應(yīng)選擇________Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是________Ω的滑動(dòng)變阻器.

　　(2)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因是________.

　　答案：(1)3　0.6　1　0～10　(2)電壓表的分流

　　12.(2010年高考福建理綜卷)如圖2-16所示是一些準(zhǔn)備用來測量待測電阻Rx阻值的實(shí)驗(yàn)器材，器材及其規(guī)格列表如下：

　　器材 規(guī)格

　　待測電阻Rx

　　電源E

　　電壓表V1

　　電壓表V2

　　電流表A

　　滑動(dòng)變阻器R

　　開關(guān)S、導(dǎo)線若干 阻值在900 Ω～1000 Ω之間

　　具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢約9.0 V

　　量程2.0 V，內(nèi)阻r1=1000 Ω

　　量程5.0 V，內(nèi)阻r2=2500 Ω

　　量程3.0 A，內(nèi)阻r=0.10 Ω

　　最大阻值約100 Ω，額定電流0.5 A

　　圖2-16

　　為了能正常進(jìn)行測量并盡可能減小測量誤差，實(shí)驗(yàn)要求測量時(shí)電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化.請(qǐng)用實(shí)線代替導(dǎo)線，在所給的實(shí)驗(yàn)器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測量Rx阻值的電路.

　　解析：實(shí)驗(yàn)要求測量時(shí)電表讀數(shù)大于其量程的一半，而電流表量程為3.0 A，過大不可用.兩電壓表內(nèi)阻均已知，故其中一表可當(dāng)做電流表使用，考慮兩表量程和電源電動(dòng)勢，宜選V1當(dāng)做電流表.滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，測量電路圖和連線如下.

　　答案：見解析

　　三、計(jì)算題(本題包括4小題，共44分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)

　　13.(10分)(2011年聊城三中高二物理檢測)在圖2-17所示電路中，電源電動(dòng)勢E=6 V，內(nèi)阻r=1 Ω.D為直流電動(dòng)機(jī)，其電樞線圈電阻R=2 Ω，限流電阻R′=3 Ω.當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表示數(shù)為0.3 V.求：

　　圖2-17

　　(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多大?

　　(2)電動(dòng)機(jī)輸入的電功率、轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃康墓β屎洼敵鰴C(jī)械功率各是多少?

　　解析：(1)通過電動(dòng)機(jī)的電流I與流過限流電阻R′的電流相同，由I=UR′得：I=0.33 A= 0.1 A.

　　(2)由E=Ir+U+UD可得電動(dòng)機(jī)兩端電壓

　　UD=E-Ir-U=6 V-0.1×1 V-0.3 V=5.6 V.

　　所以電動(dòng)機(jī)輸入的電功率P入=UDI=0.56 W.

　　電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱=I2R=0.02 W.

　　電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出=P入-P熱=0.54 W.

　　答案：(1)0.1 A　(2)0.56 W　0.02 W　0.54 W

　　14.(10分) (2011年廣安高二檢測)如圖2-18所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=6.0 V，內(nèi)阻r=0.6 Ω，電阻R2=0.5 Ω，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí);電流表的示數(shù)為1.5 A，電壓表的示數(shù)為3.0 V，試求：

　　圖2-18

　　(1)電阻R1和R3的阻值;

　　(2)當(dāng)S閉合后，電壓表的示數(shù)、以及R2上消耗的電功率.

　　解析：(1)R3=U3I3=3.01.5 Ω=2.0 Ω

　　由于E=I3(R1+R3+r)

　　代入數(shù)據(jù)有6.0=1.5(R1+2.0+0.6)

　　解得：R1=1.4 Ω.

　　(2)S閉合后，

　　R總=R1+r+R2•R3R2+R3=2.4 Ω

　　電壓表的示數(shù)

　　U=ER總×R2•R3R2+R3=62.4×0.4 V=1.0 V

　　R2上消耗的功率

　　P2=U2R2=120.5 W=2.0 W.

　　答案：(1)1.4 Ω　2.0 Ω　(2)1.0 V　2.0 W

　　15.(12分)如圖2-19所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=24 V，內(nèi)阻不計(jì)，電容C=12 μF，R1=10 Ω，R3=60 Ω，R4=20 Ω，R5=40 Ω，電流表G的示數(shù)為零，此時(shí)電容器所帶電荷量Q=7.2×10-5 C.求電阻R2的阻值.

　　圖2-19

　　解析：電容器兩端電壓UC=QC=6 V，R4R5=U4E-U4，所以U4=8 V，

　　若U1=6 V+8 V=14 V，則U1E-U1=R1R2，

　　所以R2=7.14 Ω.

　　若U′1=8 V-6 V=2 V，則U′1E-U′1=R1R2，

　　所以R2=110 Ω.

　　答案：110 Ω或7.14 Ω

　　16.(12分)(2011年蘇州高二檢測)如圖2-20甲是一種家用電熨斗的電路原理圖(額定電壓為220 V).R0是定值電阻，R是可變電阻(調(diào)溫開關(guān))，其電阻值均不受溫度影響.

　　(1)該電熨斗溫度最低時(shí)的耗電功率為121 W，溫度最高時(shí)的耗電功率為484 W，求R0的阻值及R的阻值變化范圍.

　　(2)假定電熨斗每秒鐘散發(fā)的熱量q跟電熨斗表面溫度與環(huán)境溫度的溫差關(guān)系如圖乙所示，現(xiàn)在溫度為20 ℃的房間使用該電熨斗來熨燙毛料西服，要求熨斗表面溫度為220 ℃，且保持不變，問應(yīng)將R的阻值調(diào)為多大?

　　圖2-20

　　解析：(1)溫度最低時(shí)應(yīng)該是電路中電阻最大時(shí)，此時(shí)有

　　P1=U2Rmax+R0

　　溫度最高時(shí)應(yīng)該是電路中電阻最小時(shí)，此時(shí)有

　　P2=U2R0

　　聯(lián)立以上兩式解得R0=100 Ω

　　Rmax=300 Ω

　　所以變阻器阻值范圍是0到300 Ω.

　　(2)此時(shí)電熨斗表面溫度與環(huán)境溫度之差

　　Δt=220 ℃-20 ℃=200 ℃

　　由圖象知電熨斗每秒鐘散發(fā)的熱量

　　q=440 J

　　要保持電熨斗的表面溫度不變，則電熨斗的電功率

　　P=440 W

　　又有：P=U2R+R0

　　代入數(shù)據(jù)解得R=10 Ω

　　所以應(yīng)將R的阻值調(diào)至10 Ω.

　　答案：(1)100 Ω　0到300 Ω　(2)10 Ω