24.(09全國Ⅰ卷)(15分)材料的電阻率ρ隨溫度變化的規(guī)律為ρ=ρ0(1+at),其中α稱為電阻溫度系數(shù),ρ0是材料在t=0 ℃時的電阻率.在一定的溫度范圍內(nèi)α是與溫度無關(guān)的常量。金屬的電阻一般隨溫度的增加而增加,有正溫度系數(shù);而某些非金屬如碳等則相反,具有負(fù)溫數(shù)系數(shù).利用具了負(fù)溫度系數(shù)的兩種材料的互補(bǔ)特性,可制成阻值在一定溫度范圍內(nèi)不隨溫度變化的電阻.已知:在0 ℃時,銅的電阻率為1.7×10 8 Ωm,碳的電阻率為3.5×10 -5 Ωm,附近,銅的電阻溫度系數(shù)為3.9×10 –3 ℃ -1,碳的電阻溫度系數(shù)為-5.0、10-1、C-1.將橫截面積相同的碳棒與銅棒串接成長1.0 m的導(dǎo)體,要求其電阻在0 ℃附近不隨溫度變化,求所需碳棒的長度(略碳棒和銅棒的尺寸隨溫度的變化).00C附近不隨溫度變化,求所需要碳棒的長度(忽略碳棒和銅棒的尺寸隨溫度的變化)。
答案0.0038m
[解析]設(shè)碳棒的長度為X,則銅棒的電阻為,碳棒的電阻,要使得在00c附近總電阻不隨溫度變化,則有,則有式中t的系數(shù)必須為零,即有x≈0.0038m.
例1、一段半徑為D的導(dǎo)線,電阻為0.1Ω,如果把它拉成半徑為D的導(dǎo)線,則電阻變?yōu)?( ).
A. 0.2Ω B. 0.4Ω C. 0.8Ω D. 1.6Ω
例2、將四個電阻接入電路,其中R1>R2>R3>R4,則它們消耗的功率 ( ).
A. P1<P2<P3<P4 B. P1>P2>P3>P4
C. P3>P4>P1>P2 D. P2<P1<P3<P4
例3、對于電源的路端電壓 , 下列說法正確的是 ( ).
A. 因U = IR, 則U隨I和R的增大而增大
B. 因U = IR, 則R = 0時,必有 U = 0
C. 路端電壓隨外電阻的變化而成正比的變化
D. 若外電路斷開時, 路端電壓為零
例4、 電阻R1 = R2 = R3 = 1Ω, 當(dāng)K閉合時伏特計示數(shù)為1.0V; K斷開時, 伏特計示數(shù)為0.8V.
求: (1)K閉合和K斷開時,電阻R1所消耗電功率之比;
(2)電源電動勢和內(nèi)阻.
例5、 電池電動勢e = 14V, 內(nèi)阻 r =1Ω, 小燈泡標(biāo)有“2V、4W”, 電動機(jī)內(nèi)阻r'=0.5Ω, 當(dāng)變阻器阻 值為1Ω時, 電燈和電動機(jī)均為正常工作, 求:
(1) 電動機(jī)兩端的電壓
(2) 電動機(jī)輸出的機(jī)械功率
(3) 電路消耗的總功率
練習(xí):
10.(09廣東物理卷)如圖7所示,電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接。只合上開關(guān)S1,三個燈泡都能正常工作。如果在合上S2,則下列表述正確的是
A.電源輸出功率減小
B.L1上消耗的功率增大
C.通過R1上的電流增大
D.通過R3上的電流增大
[答案]C。
[解析]在合上S2之前,三燈泡都能正常工作,合上S2之后,電路中的總電阻R總減小,則I總增大,即流過R1的電流增大,由于不及內(nèi)阻,電源的輸出功率P出=EI,可見電源的輸出功率增大,A錯誤;R1兩端的電壓增大,則并聯(lián)部分的電壓減小,I4減小,I2減小,I1減小,可見C正確。
3.(09天津卷)為探究小燈泡L的伏安特性,連好圖示的電路后閉合開關(guān),通過移動變阻
器的滑片,使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大,直到小燈泡正常發(fā)光。
由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U-I圖象應(yīng)是
答案C[解析]燈絲電阻隨電壓的增大而增大,在圖像上某點到原點連線的斜率應(yīng)越來越大。C正確。
(09江蘇物理卷)5.在如圖所師的閃光燈電路中,電源的電動勢為,電容器的電容為。當(dāng)閃光燈兩端電壓達(dá)到擊穿電壓時,閃光燈才有電流通過并發(fā)光,正常工作時, 閃光燈周期性短暫閃光,則可以判定
A.電源的電動勢一定小于擊穿電壓
B.電容器所帶的最大電荷量一定為
C.閃光燈閃光時,電容器所帶的電荷量一定增大
D.在一個閃光周期內(nèi),通過電阻的電荷量與通過閃光燈的電
荷量一定相等
答案D [解析]理解此電路的工作過程是解決本題的關(guān)鍵。電容器兩端的電壓與閃光燈兩端的電壓相等,當(dāng)電源給電容器充電,達(dá)到閃光燈擊穿電壓U時,閃光燈被擊穿,電容器放電,放電后閃光燈兩端電壓小于U,斷路,電源再次給電容器充電,達(dá)到電壓U時,閃光燈又被擊穿,電容器放電,如此周期性充放電,使得閃光燈周期性短暫閃光。要使得充電后達(dá)到電壓U,則電源電動勢一定大于等于U,A 項錯誤;電容器兩端的最大電壓為U,故電容器所帶的最大電荷量為CU,B項錯誤;閃光燈閃光時電容器放電,所帶電荷量減少,C項錯誤;充電時電荷通過R,通過閃光燈放電,故充放電過程中通過電阻的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等,D項正確。
(09廣東理基卷)14.圖5所示一實驗電路圖。在滑動觸頭由端滑向b端的過程中,下列表述正確的是
A.路端電壓變小 B 電流表的示數(shù)變大
C.電源內(nèi)電阻消耗的功率變小 D 電路的總電阻變大
答案.A
[解析]當(dāng)滑片向b端滑動時,接入電路中的電阻減少,使得總電阻減小D錯.根據(jù),可知總電流在增加,根據(jù)閉合電路中的歐姆定律有,可知路端電壓在減小,A對.流過電流表的示數(shù)為,可知電流在減小,B錯.根據(jù),可知內(nèi)阻消耗的功率在增大,C錯.
17、(09全國Ⅱ卷)因為測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的U-I圖線。用此電源與三個阻值均為3的電阻連接成電路,測得路端電壓為4.8V。則該電路可能為
答案B
[解析]本題考查測電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗.由測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的U-I圖線可知該電源的電動勢為6v,內(nèi)阻為0.5Ω.此電源與三個均為3的電阻連接成電路時測的路端電壓為4.8v,A中的路端電壓為4v,B中的路端電壓約為4.8V.正確C中的路端電壓約為5.7v,D中的路端電壓為5.4v.
(09重慶卷)18.某實物投影機(jī)有10個相同的強(qiáng)光燈L1-L10(24V/200W)和10個相同的指示燈X1- X10(220V/2W),將其連接在220V交流電源上,電路見題18圖,若工作一段時間后,L2 燈絲燒斷,則,
A. X1的功率減小,L1的功率增大。
B. X1的功率增大,L1的功率增大
C, X2功率增大,其它指示燈的功率減小
D. X2功率減小,其它指示燈的功率增大
答案:C
解析:顯然L1和X1并聯(lián)、L2和X2并聯(lián)…然后他們再串聯(lián)接在220V交流電源上,L2 燈絲燒斷,則總電阻變大、電路中電流I減小,又L1和X1并聯(lián)的電流分配關(guān)系不變,則X1和L1的電流都減小、功率都減小,同理可知除X2 和L2 外各燈功率都減小,A、B均錯;由于I減小,各并聯(lián)部分的電壓都減小,交流電源電壓不變,則X2 上電壓增大,根據(jù)P=U2/R可知X2 的功率變大,C對、D錯。
11.如圖所示,已知電源的電動勢E=18V,內(nèi)電阻r=1Ω,電阻R2=5Ω,電阻R3=6Ω,兩平行金屬板水平放置,相距d=2cm,當(dāng)變阻器R1的觸頭P恰好在中點時,一個帶電量q=-6×10-7C的油滴恰好可靜止在兩板中間,此時,電流表的示數(shù)為2A。(g=10m/s2)
(1)、求變阻器R1的阻值;
(2)、求帶電油滴的質(zhì)量;
(3)、當(dāng)觸頭P迅速滑到最低點后,油滴怎樣運(yùn)動?當(dāng)油滴達(dá)到上板或下板時具有多大的速度?
解答:12Ω,3×10-5kg,向上0.32m/s
10.如圖所示,在A、B兩點間接一電動勢為4 V,內(nèi)電阻為1Ω的直流電源,電阻R1 、R2 、R3的阻值均為4Ω,電容器C的電容為30μF,電流表的內(nèi)阻不計,求:
(1)、電流表的讀數(shù);
(2)、電容器所帶的電量;
(3)、S斷開后,通過R2的電量.
解答(1)0.8A (2)9.6×10-5C (3).4.8×10-5C
9.如圖所示,絕緣固定擦得很亮的鋅板A水平放置,其下方水平放有接地的銅板B,兩板間距離為d,兩板面積均為S,正對面積為,且S<.當(dāng)用弧光燈照射鋅板上表面后,A、B間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),試分析:
(1)液滴帶何種電荷?
(2)用弧光燈再照射A板上表面,液滴做何種運(yùn)動?
(3)要使液滴向下運(yùn)動,應(yīng)采取哪些措施?
[解析](1)受弧光燈照射發(fā)生光電效應(yīng),有光電子從鋅A的上表面逸出,而使A板帶正電荷,接地的銅B由于靜電感應(yīng)而帶負(fù)電,A、B板間形成方向向下的勻強(qiáng)電場,由液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)知,所以液滴帶負(fù)電.
(2)當(dāng)再用弧光燈照射A板上表面時,光電效應(yīng)繼續(xù)發(fā)生,使A板所帶正電荷增加,A、B板間場強(qiáng)增強(qiáng),所以>,使液滴向上運(yùn)動.
(3)要使液滴向下運(yùn)動,即>,和不變,則必須使變。蛏习咫姾闪Q不變,則當(dāng)B板向右移動,增大兩板正對面積時,電容增大,兩板電勢差減小,而d不變,故場強(qiáng)變小,<,則液滴向下運(yùn)動.
8.在如圖所示的電路中,電源的電動勢E=3.0V,內(nèi)阻r=1.0Ω;電阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω;R4=35Ω;電容器的電容C=100μF,電容器原來不帶電,求接通開關(guān)S后流過R4的總電量。
解答:由電阻的串并聯(lián)得,閉合電路的總電阻R=R1(R2+R3)/(R1+R2+R3)+r
由歐姆定律得,通過電源的電流I=E/R
電源的端電壓U=E-Ir 電阻R3兩端的電壓U/=R3U/(R2+R3)
通過R4的總電量就是通過電容器的電量Q=CU/
代入數(shù)據(jù)解得,Q=2.0×10-4C
7.如圖所示,兩平行金屬板A、B接在電池的兩極,一帶正電的單擺懸掛在A板上,閉合開關(guān)S,讓單擺作簡諧運(yùn)動,設(shè)周期為T,則 ( AC )
A.保持開關(guān)S閉合,B板向A板靠近,則周期小于T
B.保持開關(guān)S閉合,B板向A板靠近,則周期不變
C.開關(guān)S斷開,B板向A板靠近,則周期不變
D.開關(guān)S斷開,B板向A板靠近,則周期大于T
6.如圖所示的電路中,C2=2C1,R2=2R1,下列說法正確的是( A )
A.開關(guān)處于斷開狀態(tài),電容C2的電量大于C1的電量
B.開關(guān)處于斷開狀態(tài),電容C1的電量大于C2的電量
C.開關(guān)處于接通狀態(tài),電容C2的電量大于C1的電量
D.開關(guān)處于接通狀態(tài),電容C1的電量大于C2的電量
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