2023年专题14恒定电流.doc

专题14：恒定电流 专题14：恒定电流 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、电热可选用以下公式中任一形式：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. 如以下图，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．以下说法错错误的选项是(　　) 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.如以下图，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,那么( ) 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,两只灯泡、分别标有〞110 V 60 W〞和〞110 V 100 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,那么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局部的电流、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.如以下图的电路中，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.假设灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的选项是(　　) 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，那么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，那么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.如以下图电路,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,以下说法正确的选项是( ) 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,两支路电阻差异更大,并联局部阻值一定减小,那么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.如以下图，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，以下说法错误的选项是(　　) 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.如以下图，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,那么此时电流表、电压表的读数分别是( ) A.3 A 3 V B.1.5 A 1.5 V C.3 A 1.5 V D.1.5 A 3 V 【解析】 电路简化如以下图: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.如以下图的电路中，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，所以此题的正确答案为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，以下说法正确的选项是(　　) 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，以下说法中正确的选项是(　　) 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.如以下图，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，那么以下表述正确的选项是(　　) 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.如以下图，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