2020(人教版)高考物理复习 计算题专练 恒定电流（含答案解析）.doc

2020(人教版)高考物理复习 计算题专练 恒定电流有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1=0.2 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流I1=0.4 A；若把电动机接入U2=2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流I2=1.0 A求：(1)电动机正常工作时的输出功率多大？(2)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？为保护自然环境,开发绿色能源,实现旅游与环境的协调发展,某植物园的建筑屋顶装有太阳能发电系统,用来满足园内用电需求。已知该发电系统的输出功率为1.0105 W,输出电压为220 V。问:(1)按平均每天太阳照射6小时计,该发电系统一年(按365天计)能输出多少电能?(2)该太阳能发电系统除了向10台1 000 W的动力系统正常供电外,还可以同时供园内多少盏额定功率为100 W、额定电压为220 V的照明灯正常工作?(3)由于发电系统故障,输出电压降为110 V,此时每盏额定功率为100 W、额定电压为220 V的照明灯消耗的功率是其正常工作时的多少?(设照明灯的电阻恒定)如图所示，A为电解槽，为电动机，N为电炉子，恒定电压U=12 V，电解槽内阻rA=2 ，S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为6 A，当S2闭合，S1、S3断开时，电流表示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为4 A求：(1)电炉子的电阻及发热功率；(2)电动机的内阻；(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电热炉,恒定电压U=12 V,电解槽内阻RA=2 ,当S1闭合,S2、S3断开时,A示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,A示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,A示数为4 A。求:(1)电热炉的电阻及发热功率;(2)电动机的内阻;(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率。某款节能环保汽车启动时的工作电路如图所示，查得电源的电动势E=12 V，电源的内阻r及保护电阻R阻值未知，当在第一次S1闭合、S2断开的情况下，电流表的示数为1 A；在第二次S1、S2均闭合的情况下，电流表的示数为3 A测得第二次车灯的功率减少了75%，若电动机内阻RM=1 ，电流表的内阻不计且假定车灯灯丝电阻不变，求S1、S2均闭合时电动机的机械功率神经系统中,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(几十层到几百层不等)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2 m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32 cm3,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,求圆柱体的圆面半径和高。抽油烟机是现代厨房不可缺少的用具，下表是某品牌家用抽油烟机说明书中的主要技术参数差用多用电表测量得其中一只电动机的线圈电阻R=90 .若保险丝的熔断电流是保险丝允许通过的电流的1.5倍，启动时电动机当成纯电阻处理，求：(1)两电动机每分钟消耗的电能为多少？(2)这种抽油烟机保险丝的熔断电流不得低于多少？(3)两电动机每分钟所做的有用功至少是多少？(4)这种油烟机的机械效率至少是多少？如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 ,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器,当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的,求:(1)电源的电动势和内阻;(2)定值电阻R2的阻值;(3)滑动变阻器的最大阻值。有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率=0.314 m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U=100 V，I=100 mA(取3.14)(1)求该钻孔的深度；(2)若截取一段含盐水的圆柱体与电动势为200 V、内阻为100 的电源相连，通电10 min，当截取的圆柱体长度为多少时，盐水产生的热量最多，最多为多少？有一用电器的铭牌上标明额定电压为100 V，额定功率因字迹不清而无法辨认，但该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置，现将该用电器与一阻值变化范围为0100 的滑动变阻器连接后，接在输出电压为220 V的电源两端(1)为使用电器安全正常地工作，应采用怎样的接法？画出电路图(2)在正确连接的电路中，当用电器正常工作时通过电源的电流为2.4 A，求用电器消耗的电功率与整个电路消耗的电功率之比三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V，它们的额定电流都为0.3 A若将它们连接成图甲、图乙所示电路，且灯泡都正常发光(1)试求图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A在30 s内可使该物体被匀速提升3 m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻如图所示,电源内阻r=1 ,R1=2 ,R2=6 ,灯L上标有“3 V1.5 W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1 A,灯L恰能正常发光。(1)求电源的电动势;(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;(3)滑动变阻器Pb段的电阻多大时,滑动变阻器R3上消耗的功率最大?最大值是多大?如图所示的电路中，电源的电动势E=6 V，内阻r=1 ，电阻R1=3 ，R2=6 ，电容器的电容C=3.6 F，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，求电容器上电荷量变化了多少？(2)合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电荷量是多少？在如图所示电路中，定值电阻R0=2 ，电流表和电压表均为理想电表闭合开关S，当滑动变阻器Rx的滑片P从一端移向另一端时，发现电压表的电压变化范围为03 V，电流表的变化范围为0.751.0 A求：(1)电源的电动势和内阻(2)移动变阻器滑片时，能得到的电源的最大输出功率答案解析解：(1)U1=0.2 V时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机线圈电阻r= =0.5 U2=2.0 V时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻，则由电功率与热功率的定义式得P电=U2I2=2.01.0 W=2 WP热=Ir=1.020.5 W=0.5 W所以由能量守恒定律可知，电动机的输出功率P出=P电P热=2 W0.5 W=1.5 W(2)此时若电动机突然被卡住，则电动机成为纯电阻，热功率P热= W=8 W解：(1)P=1.0105W=100kWt=3656h=2190hE=Pt=2.19105kWh(或E=7.8841011J)。(2)P=101kW+n0.1kW,得n=900(盏)。(3)设P1和U1分别为照明灯正常工作时的功率和电压,P2和U2分别为供电系统发生故障后照明灯的实际功率和电压。由功率公式P=U2R得P1P2=U1U22,所以P2=P1U1U22=P14,即为正常工作时的四分之一。解：(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：R= =2 其发热功率为：P=UI1=126 W=72 W.(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：UI2=IrMP输出，所以：rM= =1 .(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：P化=UI3IrA所以P化=(124422) W=16 W.解：(1)电热炉为纯电阻元件,由欧姆定律得R=UI1=126=2。其发热功率为P=UI1=126W=72W。(2)电动机为非纯电阻元件,由能量守恒定律得UI2=I22RM+P输出所以RM=UI2-P输出I22=125-3552=1。(3)电解槽为非纯电阻元件,由能量守恒定律得P化=UI3-I32RA所以P化=(124-422)W=16W。解：设R0=Rr，S1闭合、S2断开时，R0上电压Ur=I1R0，车灯两端的电压UL=EUr，车灯的功率为P=ULI1，S1、S2均闭合时，R0上电压Ur=I2R0，车灯两端的电压UL=EUr，车灯的电阻不变，由题知功率应为原来的，即电压为原来，即UL=0.5UL.解得R0=2.4 ，UL=9.6 V，UL=4.8 V.又I1=，即1=，得RL=9.6 .S1、S2均闭合时，灯L的电流为IL= A=0.5 A，则流过电动机的电流为IM=I2IL=(30.5) A=2.5 A.电动机的机械功率为P机=ULIMIRM=(4.82.52.521) W=5.75 W.解：(1)由电阻定律R=lS得=RSl=1.61051.010-4210-6m=8106m。(2)由部分电路欧姆定律得R=UI 由圆柱体体积公式得r2h=V又R=hr2 联立解得r=4cm,h=2cm。解：(1)两电动机每分钟消耗的电能E=2Pt=2.22104 J.(2)电动机启动时通过的电流大于正常工作时的电流，所以保险丝的熔断电流应以启动时通过的电流来确定，启动电流I=2 A=5.07 A，所以保险丝的熔断电流至少为I=1.5I=7.61 A.(3)电动机所做的有用功是用于排风的，故两电动机每分钟所做的有用功至少为W=pV=30015 J=4.5103 J.(4)该抽油烟机的机械效率至少为=100%=20.3%.解：(1)题图乙中AB延长线交U轴于20V处,交I轴于1.0A处,所以电源的电动势为E=20V,内阻r=EI短=20。(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应题图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,得R2=U2I2=5。(3)当P滑到R3的左端时,由题图乙知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外=U外I总=80。因为R外=R1R3R1+R3+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300。解：(1)盐水电阻R=1 000 .由电阻定律R=，S=r2=3.14102m2，解得h=100 m.(2)当圆柱体电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，盐水产生热量最多电源内阻r=100 ，则截取的圆柱体内阻也应该等于R=100 ，圆柱体长度L=10 m.圆柱体与电源组成闭合电路，电流I=1 A，热量最多为Q=I2Rt=6104 J.解：(1)由于用电器阻值未知，所以滑动变阻器应采用分压接法，使其电压可以从0开始调节电路如图所示(2)设滑动变阻器串联部分电阻为Rx，其与用电器并联部分的电压为100 V，则Rx的电压为120 V，Rx的电流为2.4 A，则Rx=50 .滑动变阻器并联部分的电阻为100 Rx=50 ，电流为I1= A=2 A，通过用电器的电流为I2=0.4 A，用电器的功率P2=40 W，所求电功率之比为=5：66.解：(1)由题意，在图甲电路中：电路的总电流I总=IL1IL2IL3=0.9 AU路端=EI总r=2.55 VUR2=U路端UL3=0.05 VIR2=I总=0.9 A电阻R2的消耗功率PR2=IR2UR2=0.045 W(2)图甲电源提供的电功率P总=I总E=0.93 W=2.7 W图乙电源提供的电功率P总=I总E=0.36 W=1.8 W由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P总P总所以，图乙电路比图甲电路节能解：(1)电动机的输入功率P入=UI=30.2 W=0.6 W.(2)电动机提升重物的机械功率P机=Fv=4 W=0.4 W.根据能量关系P入=P机PQ，得热功率PQ=P入P机=(0.60.4) W=0.2 W.所产生的热量Q=PQt=0.230 J=6 J.(3)根据焦耳定律Q=I2Rt，得线圈的电阻R= =5 .解：(1)滑片P移到最右端时,R2被短路,电阻R3与灯L并联,然后与R1串联。电源的电动势E=UL+IR1+Ir=3V+12V+11V=6V。(2)当P移到最左端时,灯L、R2和R3都被短路,外电阻只有R1。由闭合电路欧姆定律得I1=ER1+r=2A。(3)灯L电阻RL=UL2P=6。设滑动变阻器Pb段的电阻为R3,Pa段与R2被短路,R3与灯L并联后与R1串联。R3与RL并联后的等效电阻R3L=R3RLR3+RL。由闭合电路欧姆定律得I2=ER1+r+R3L。又U3=I2R3L,所以P3=U32R3=16R3R32+4R3+4=16R3+4R3+4(式中物理量单位均取国际单位制的单位)。当R3=2时变阻器R3上消耗的功率最大,且最大值为2W。解：(1)设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有I1=1.5 A，U1=I1R1=4.5 V.设合上开关S2后，电容器两端电压为U2，干路电流为I2.根据闭合电路欧姆定律有I2=2 A，U2=I2=4 V.所以电容器上电荷量减少了，减少量为Q=(U1U2)C=1.8106 C.(2)设合上S2后，电容器上的电荷量为Q，则Q=CU2=1.44105 C，再断开S1后，通过R1和R2的电流与阻