1.关于闭合电路,下列说法正确的是
A.电源短路时,放电电流为无限大
B.电源短路时,内电压等于电源电动势
C.用电器增加时,路端电压一定增大
D.把电压表直接和电源连接时,电压表的示数等于电源电动势
【答案】B
【解析】电源短路时,R=0,放电电流I=,U内=E,A错误,B正确;当并联用电器增加时,并联电阻变小,电路中的电流变大,内电压变大,路端电压变小,C错误;当电压表直接和电源连接时,电压表不视为理想电表时,电路中有微小电流,内电路有一定的电势降落,D错误。
5.如图所示,用两节干电池点亮几个小灯泡,当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,以下说法正确的是
A.灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗
B.各灯两端电压在灯多时较低
C.通过电池的电流在灯多时较大
D.电池输出功率灯多时较大
【答案】D
6.(多选)学生为“神州七号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置,其原理可简化如图,拴在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接,该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处,在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值,当加速度方向竖直向上时电压表示数为正。这个装置在“神州七号”载人飞船发射、运行和回收过程中,下列说法中正确的是
A.飞船在竖直减速上升的过程中,处于失重状态,电压表的示数为负
B.飞船在竖直减速返回地面的过程中,处于超重状态,电压表的示数为正
C.飞船在圆轨道上运行时,电压表的示数为零
D.飞船在圆轨道上运行时,电压表的示数为负
【答案】AD
【解析】飞船在竖直减速上升的过程中,加速度方向竖直向下,由牛顿第二定律得知,飞船处于失重状态。此时电压表的示数为负,故A正确;飞船在竖直减速返回地面的过程中,加速度方向竖直向上,由牛顿第二定律得知,处于超重状态,电压表的示数为正,故B正确;飞船在圆轨道上运行时,加速度方向竖直向下,电压表的示数为负,故C错误,D正确。
7.(多选)如图所示电路中,电源电动势E=12 V,内阻r=2 Ω,R1=4 Ω,R2=6 Ω,R3=3 Ω。若在C、D间连接一个电表或用电器,则有
A.若在C、D间连一个理想电压表,其读数是6 V
B.若在C、D间连一个理想电压表,其读数是8 V
C.若在C、D间连一个理想电流表,其读数是2 A
D.若在C、D间连一个“6 V,3 W”的小灯泡,则小灯泡的实际功率是1.33 W
【答案】AD
8.(多选)如图所示,M、N是两块水平放置的平行金属板,R0为定值电阻,R1和R2为可变电阻,开关S闭合。质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间,沿曲线打在N板上的O
点。若经下列调整后,微粒仍从P点以水平速度v0射入,则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是
A.保持开关S闭合,增大R1,粒子打在O点左侧
B.保持开关S闭合,增大R2,粒子打在O点左侧
C.断开开关S,M极板稍微上移,粒子打在O点右侧
D.断开开关S,N极板稍微下移,粒子打在O点右侧
【答案】AD
【解析】保持开关S闭合,由串并联电压关系可知,R0两端的电压为U=·R0,增大R1,U将减小,电容器两端的电压减小,故粒子受重力和电场力mg-qE=ma,平行板两极板电压减小,产生的加速度增大,则=at2,水平位移为x=v0t=v0,水平位移将减小,故粒子打在O点左侧,故A正确;保持开关S闭合,增大R2,不会影响电阻R0两端的电压,故粒子打在O点,故B错误;断开开关,平行板带电量不变,平行板间的电场强度为E=,结合C=及C=可得E=,电场强度不变,故加速度不变,M极板稍微上移,不会影响离子的运动,故还打在O点,故C错误;如N板稍微下移,则粒子将打在O点右侧,D正确。
9.在图所示电路中E为电源,其电动势E=9.0V,内阻可忽略不计;AB为滑动变阻器,其电阻R=30 Ω;L为一小灯泡,其额定电压U=6.0V,额定功率P=1.8 W;S为开关,开始时滑动变阻器的触头位于B端,现在接通开关S,然后将触头缓慢地向A端滑动。当到达某一位置C处时,小灯泡刚好正常发光,则CB之间的电阻应为
A.10 Ω B.20 Ω C.15 Ω D.5 Ω
【答案】B
RAC===Ω=10 Ω,
RCB=R-RAC=(30-10)Ω=20 Ω。
所以B选项正确。
10.如图所示,一电荷量q=3×10-4C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点。S合上后,小球静止时,细线与竖直方向的夹角α=37°。已知两板相距d=0.1m,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,电阻R1=4Ω,R2=R3=R4=12Ω。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)电源的输出功率;
(2)两板间的电场强度的大小;
(3)小球的质量。
【答案】(1)10W(2)100N/C(3)4×10-3kg
(2)电容器两板间的电压UC=I(R1+R23)
电容器两板间的电场强度E1===100N/C
(3)小球处于静止状态,所受电场力为F,由平衡条件得:F=mgtanα,
又有F=qE1
所以m=
解得m=4×10-3kg。
11.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 Ω,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。
【答案】5.75 W
【解析】设R0=R+r,S1闭合、S2断开时,R0上电压Ur=I1R0
车灯两端的电压UL=E-Ur
车灯的功率为P=ULI1
S1、S2均闭合时,R0上电压U=I2R0
车灯两端的电压U=E-U
车灯的电阻不变,由题知功率应为原来的,即电压为原来,即U=0.5UL
解得R0=2.4 Ω,UL=9.6 V,U=4.8 V。
又I1=即1=得RL=9.6 Ω
S1、S2均闭合时,灯L的电流为I== A=0.5 A
则流过电动机的电流为IM=I2-I=(3-0.5) A=2.5 A
电动机的机械功率为P机=UIM-IRM=(4.8×2.5-2.52×1) W=5.75 W。
12.如图所示,电源电动势为3 V,内阻为0.5 Ω;电路中的电阻R1=R2=2 Ω,R4=R5=4 Ω,R3=3 Ω,电流表、电压表均为理想电表。求:
(1)闭合开关S后,电压表和电流表的示数;
(2)R1、R4两端的电压和通过R1、R4的电流。
【答案】(1)2.25 V 0.75 A (2)R1两端的电压为0.75 V;R4两端的电压是1.5 V 通过R1与R4的电流均为0.375 A
由闭合电路的欧姆定律得I=,
总电流为I= A=1.5 A
路端电压UR=E=×3 V=2.25 V,所以电压表的示数为2.25 V
根据欧姆定律I=得通过R3的电流为I3== A=0.75 A
所以通过电流表的电流为1.5 A-0.75 A=0.75 A.
(2)由分压原理得,R1两端的电压为UR1=×2.25 V=0.75 V
所以R4两端的电压是2.25 V-0.75 V=1.5 V
又因通过电流表的电流为0.75 A,所以通过R1与R4的电流均为 A=0.375 A.
13.如图所示的电路中,电源的电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω,电容器的电容C=3.6 μF,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?
【答案】(1)减少了1.8×10-6 C (2)9.6×10-6 C
(2)设合上S2后,电容器上的电荷量为Q,则Q=CU2=1.44×10-5 C
再断开S1后,通过R1和R2的电流与阻值成反比,故流过电阻的电荷量与阻值成反比。
故流过电阻R1的电荷量为Q1=Q=9.6×10-6 C。
14.在如图所示的电路中,电源的电动势E=28 V,内阻r=2 Ω,电阻R1=12 Ω,R2=R4=4 Ω,R3=8 Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0 pF,虚线到两极板的距离相等,极板长L=0.20 m,两极板的间距d=1.0×10-2 m。
(1)若开关S处于断开状态,则将其闭合后,流过R4的电荷量为多少?
(2)若开关S断开时,有一个带电微粒沿虚线方向以v0=2.0 m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间,能否从极板间射出?(要求写出计算和分析过程,g取10 m/s2)
【答案】(1)6.0×10-12 C (2)不能 原因见解析
(2)设带电微粒的质量为m,带电荷量为q,当开关S断开时有=mg
当开关S闭合后,设带电微粒的加速度为a,则mg-=ma
假设带电微粒能从极板间射出,则水平方向t=
竖直方向y=at2
由以上各式得y=6.25×10-3 m>
故带电微粒不能从极板间射出。
15.如图中,电流表的读数I=0.75 A,电压表读数为U=2 V。某一电阻烧断后,电流表的读数变为I′=0.8 A,电压表的读数U′=3.2 V。已知R3=4 Ω,试判断发生故障的电阻值是多少,电源电动势为多少?
【答案】8 Ω 4 V
所以R2===4 Ω ①
根据闭合电路欧姆定律E=U′+I′r=3.2+0.8r ②
未断路时 U3=IR2-U=0.75×4 V-2 V=1 V ③
= R1=R3=×4 Ω=8 Ω ④
再根据闭合电路欧姆定律E=IR2+r,
E=0.75×4+r ⑤
解②、⑤两式得E=4 V。