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1、第十章 恒定电流第一单元 部分电路 电功和电功率第1课时 部分电路欧姆定律 电阻定律要点一 电流1.如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流为1 mA的细柱形质子流.已知质子电荷量e=1.6010-19 C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为 个.假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距l和4l的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1n2= .答案 6.251015 21要点二 电阻、电阻定律2.金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大;有的金属的电阻
2、率随温度变化而显著变化,有的合金的电阻率几乎不受温度的影响.根据以上的信息,判断下列说法中正确的是 ( )A.连接电路用的导线一般用合金来制作B.电炉、电热器的电阻丝一般用合金来制作C.电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作D.标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作答案 B要点三 部分电路欧姆定律3.（2009赣州模拟）已知某导体的伏安特性曲线为直线,若加在该导体两端的电压变为原来的3/5时,导体中的电流减少了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流多大?答案 2.0 A题型1 电阻定律的应用【例1】一条粗细均匀的电阻丝电阻为R,其横截面直径为d,若将
3、它拉制成直径为的均匀细电阻丝,其电阻变为原来的多少?答案 10 000R题型2 伏安特性曲线的应用【例2】如图所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故.参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电池的内阻). (1)若把三个这样的电灯串联后,接到电动势为12 V的电源上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的 电阻.(2)如图所示,将两个这样的电灯并联后再与10 的定值电阻串联,接在电动势为8 V的电源上,求通过电流表的电流值和每个灯泡的电阻.答案 (1)0.4 A 10 (2)0.6 A 6.7 题型3 导体模型【例3】神
4、经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类.现代生物学认为,髓鞘是由多层(几十到几百层不等)类脂物质髓质累积而成的,髓质具有很大的电阻.已知蛙有髓鞘神经,髓鞘的厚度只有2m左右,而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6105 .(1)若不计髓质片层间的接触电阻,计算髓质的电阻率.(2)若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积为32cm3,当在其两底面上加上1 000 V的电压时,通过该圆柱体的电流为10A.求该圆柱体的圆面半径和高.答案 (1)8106 m (2)4 cm 2 cm1.如图所示,厚度均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm,bc=5 cm.当将A与B接入电压为U的电路中
5、时,电流为1 A;若将C与D接入同一电路中,则电流为 ( )A.4 A B.2 A C.A D.A答案 A2.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关闭合后,下列关于电路中的灯泡的判断中,正确的 是 ( )A.灯泡L1的电阻为12 B.通过灯泡L1的电流为灯泡L2的电流的2倍C.灯泡L1消耗的电功率为0.75 WD.灯泡L2消耗的电功率为0.30 W答案 ACD3.（2009安顺质检）“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量,其装置如图所示,在氢火焰的作用下,有机物的分
6、子电离为一价正离子和自由电子,而无机物的分子不会电离.设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器,调节滑动变阻器,使得电流表的示数逐渐变大,直到最大值I,求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K是多少?(阿伏加德罗常数为NA,电子的电荷量为e)答案 4.AB两地间有通信电缆,长为L,它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的,通常称为双线电缆,在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏,导致两导线之间漏电,相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻.检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置:(1)令B端的双线断开,在A处测出双线两端的电阻RA;(2)令A端的双线断开,在B处测出双线两端的
7、电阻RB;(3)在A端的双线间加一已知电压UA,在B端用内阻很大的电压表测出两线间的电压UB.试用以上测量结果确定损坏处的位置.答案 第2课时 串并联电路 焦耳定律要点一 串联电路和并联电路1.某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图所示的电路,研究串并联电路的特点.实验中观察到的现象是( )A.K2断开,K1与a连接,三只灯泡都熄灭B.K2断开,K1与b连接,三只灯泡亮度相同C.K2闭合,K1与a连接,三只灯泡都发光,L1、L2亮度相同D.K2闭合,K1与b连接,三只灯泡都发光,L3的亮度小于L2的亮度答案 D要点二 电功、电热(焦耳定律)2.有一直流电动机,把它接入0.2 V电压的电路中,电
8、动机不转,测得流过电动机的电流是0.4 A;若把电动机接入2.0 V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0 A.求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机的发热功率是多大？答案 1.5 W 8 W题型1 恒定电路中电势的确定方法【例1】如图所示的电路中,R1=3 k,R2=2 k,R3=1.5 k,R4=1 k,R5=2 k,b处接地,干路电流I=9 mA.(1)当S断开时,c、d处电势各为多少?(2)当S闭合时,通过R1的电流I1=4 mA,干路电流I不变,则通过R2、R3、R4的电流各为多少?c点的电势为多少?答案 (1)-4.5 V -9.0
9、 V (2)5 mA mA mA -2 V题型2 电路故障分析【例2】如图所示,电源电动势为6 V,当开关接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6 V,Uab=6 V,由此可以断定 ( )A.L1和L2的灯丝都断了B.L1的灯丝断了C.L2的灯丝断了D.变阻器R断路答案 C题型3 有关电功、电功率的综合问题【例3】一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表规格后轮驱动直流永磁毂电机车型电动自行车额定输出功率120 W整车质量30 kg额定电压40 V最大载重120 kg额定电流3.5 A质量为M=70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶,所受阻力f恒为车
10、和人总重的k倍,k=0.02.取g=10 m/s2,求:(1)此车永磁毂电机在额定电压下正常工作的效率.(2)仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下,人骑车行驶的最大速度.(3)仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下,当车速为v1=1.0 m/s时,人骑车的最大加速度.答案 (1)85.7% (2)6.0 m/s (3)1.0 m/s2题型4 生活物理【例4】淋浴用水的流速约为10 L/min,合适的水温约为50.用水的时间约为4 min.电热淋浴器有两种设计,一种是淋浴时电流直接对流动的水加热;另一种则备有水箱,待水箱中的水温升至合适的温度后再淋浴,加热前的水温以20计.(1)请根据上面
11、提供的数据说明上述两种方案中的哪一种设计不适合大多数家庭的供电电路.(2)如果水箱中的水恰好够一个人淋浴用,供电电路允许的电流最大为10 A,电加热的效率为80%,这种条件下把水箱中的水加热到50最少需要多长时间?答案 (1)一定时间t内,电流的焦耳热Q1=IUt 这段时间内水温上升t所需的热量Q2=c(vt)T 假设焦耳热全部用来使水温升高,则有Q1=Q2解以上各式可得:I=96 A 如果考虑到热量散失,实际电流会比这个数值更大,目前家庭电路所能承载的最大电流很少有超过10 A的,所以第一种设计不适合家庭用电. (2)47.7 min1.在如图所示的电路中,电源电压不变.闭合电键K后,灯L1
12、、L2都发光.一段时间后,其中一灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因可能是 ( )A.灯L1短路 B.灯L2短路C.灯L1断路 D.灯L2断路答案 C2.高温超导限流器已被公认为是目前最好的且惟一行之有效的短路故障电流限制装置,中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作,并于2005年初在湖南进行了并网挂机实验.超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成,如图所示.超导部件有一个超导临界电流IC,当通过限流器的电流IIC时,将造成超导体失超,从超导态(本题认为电阻为零)转变为正常态(本题认为是一个纯电阻),以此来限制电力系统的故障电流.已
13、知超导部件的正常电阻为R1=3 ,超导临界电流IC=1.2 A,限流电阻R2=6 ,小灯泡L上标有“6 V,6 W”,电源电动势E=8 V,内阻r=2 .原来电路正常工作,现L突然发生短路.则下列说法正确的是 ( )A.短路前通过R1的电流为 AB.超导部件将由超导态转为正常态C.短路后通过R1的电流为2 AD.短路后通过R1的电流为 A答案 BD3.家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫,设计了调整温度的多挡开关,使用时转动旋钮即可使电熨斗加热到所需的温度.如图所示是电熨斗的电路图.旋转多挡开关可以改变1、2、3、4之间的连接情况.现将开关置于温度最高挡,这时1、2、3、4之间的连接是下图中所示的
14、哪一个 ( )答案 A4.一辆典型的电动车蓄电池贮存了4.5107 J的有效电能,若车辆自重2 t,装有1 t的货物,行驶时所要克服的所有阻力是车与货总重的0.02倍,电动车辆总工作效率为80%,试计算这台电动车辆行驶的有效距离最多是多少?(g取10 m/s2).若电动车辆蓄电池的总电动势为24 V,工作时的电流强度为20 A,工作时能量全部损失在控制电流大小的电阻上及在电池和电动机内转化为内能上,由于机械摩擦的损失忽略不计,则控制电阻、电池和电动机的总内阻是多大?电动车辆能匀速行驶的速度是多大?电动车辆加速行驶的方法是什么?答案 60 km 0.24 0.64 m/s 电动车欲加速行驶,必须从工作电路中减小控制电阻,使工作电流变大,电功率变大,从而增大牵引力,使Ff而产
