一.电功率知识点一选择题1(19 镇江)12.如图所示,热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小,它在温度为80℃和100℃时的阻值分别为240Ω和200Ω;阻值不计的报警器在电流达到12mA时开始报警,超过25mA时将损坏;相关器材规格已在图中标明。
当电路开始报警温度为100℃时,滑动变阻器接入电路的阻值和电路的最高报警温度分别用R0和t0表示,则A. 不能求得R0的值B. 不能求得t0的值C. 将P向左移,可提高该电路开始报警时的温度D. 利用此电路,可将开始报警时的温度设定为80℃【答案】BD【解析】【详解】A.由图像可知R1与滑动变阻器串联,当温度为100℃时,电路电流为12mA即0.012A,则此时电路总电阻为:此时R1的阻值为200Ω,R0的值为:250Ω-200Ω=50Ω;B.因为热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小,由欧姆定律可知电压不变,总电阻减小,电流增大,电路最大电流为25mA,电压为3V,即可求出此时电路电阻,但是不知道热敏电阻R1阻值与温度的具体关系,因此不能求得t0的值;C.将P向左移,接入电路电阻减小,由欧姆定律可知,电路电流增大,因此可降低该电路开始报警时的温度;D.温度为80℃时R1阻值为240Ω,此时若开始报警,则电路电流为0.012A,则此时电路总电阻为:此时R0的值为:250Ω-240Ω=10Ω即只需将滑动变阻器阻值调至10Ω即可实现将开始报警时的温度设定为80℃。
二填空题1(19菏泽)25.电流表的内阻很小,通常情况下可忽略不计,小明探究电流表的电阻值时,如图甲所示,他先将20Ω的定值电阻接入电源电压6V(电压保持不变)的电路中,电路中的电流为0.3A;他将电流表接入电路中,如图乙所示,测得电流却是0.29A。
(1)电流表的内阻为_________Ω.电流表接入电路后,R两端的电压变化了_________(保留小数点后二位数字)(2)当电流通过电流表时,电流表的指针发生偏转,其工作原理是_________。
【分析】(1)求出接入电流表后电路的总电阻,减去定值电阻的阻值,即为电流表的内阻。
再根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压,即可得出电压的变化量;(2)电流表是利用了通电导体在磁场中受力的原理制成的。
(2)当电流通过电流表时,电流表的指针发生偏转,这是因为电流表内部的通电导体在磁场中受力而运动,即其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动。
故答案为:(1)0.69;0.20;(2)通电导体在磁场中受力而运动。
2(19昆明)15.如图甲所示的电路中,电源电压为9V保持不变,G为灵敏电流计,其内电阻为Rg保持不变:R为热敏电阻,其电阻与温度的关系如图乙所示。
闭合开关,当热敏电阻所在的环境温度等于20℃时,电流计的示数是2mA。
则当电流计的示数是9mA时,热敏电阻的阻值是________Ω,它所在的环境温度是________℃。
【答案】 (1). 500 (2). 140【解析】【详解】第一空.由图象知,20℃时热敏电阻的阻值R=4000Ω,由串联电路特点及欧姆定律得:U=I1(R+Rg),即:9.0V=0.002A×(4000Ω+Rg),解得:Rg=500Ω;第二空.当电流I2=9mA=0.009A时,由串联电路特点及欧姆定律得:U=I2(R′+Rg)即:9.0V=0.009A×(R′+500Ω)解得:R′=500Ω;由图象知,此时热敏电阻的温度t=140℃。
三实验题1(19 南京)30.(10分)在综合实践活动中,科技小组设计了一个由压敏电阻控制的报警电路如图所示,电源电压恒为18V,电阻箱最大阻值为999.9Ω.报警器(电阻不计)通过的电流达到或超过10mA会报警,超过20mA会损坏。
压敏电阻Rx在压力不超过800N的前提下,其阻值随压力F的变化规律如下表所示。
压力F/N 050100150200250300…电阻Rx/Ω580560540520500480460…(1)为不损坏元件,报警电路允许消耗的最大功率是多少?(2)在压敏电阻Rx所受压力不超过800N的前提下,报警电路所选滑动变阻器的最大阻值不得小于多少?(3)现要求压敏电阻受到的压力达到或超过200N时,电路报警按照下列步骤调试此报警电路:①电路接通前,滑动变阻器滑片P置于b端;根据实验要求,应将电阻箱调到一定的阻值,这一阻值为_________Ω;②将开关向_________端(填数字)闭合,调节_________,直至报警器报警;③保持_________,将开关向另一端闭合,报警电路即可正常使用。
(4)对(3)中已调试好的报警电路,现要求压敏电阻受到的压力达到或超过700N时,电路报警,若电源电压可调,其它条件不变,则将电源电压调为_________V即可。
【分析】(1)知道电路的最大电流和电源电压,根据P=UI求出功率。
(2)从表格数据知,压敏电阻每增加50N,电阻减小20Ω,求出压力为800N时的电阻,知道电源电压和报警时的电流求出电路总电阻,根据电阻的串联求出滑动变阻器的最大阻值至少为多少。
(3)进行报警器调试时,第一,确定设定的压力。
第二,在表格中找到压力对应的电阻,让电阻箱调到压敏电阻设定压力的电阻值,电路接通2时,滑动滑动变阻器的滑片,使电路电流为报警电流0.01A,此时可以计算滑动变阻器此时的电阻。
第三,保持滑动变阻器的滑片位置不变,用压敏电阻代替电阻箱,电路接通1,电路即可正常报警。
(4)由表格计算压敏电阻700N时的电阻,此时滑动变阻器的电阻不变,求出电路总电阻,知道报警电流,可以求出电源电压。
【解答】解:(1)由题知,电源电压为18V,电路中最大电流为20mA=0.02A,则报警电路允许消耗的最大功率:P最大=UI最大=18V×0.02A=0.36W;(2)报警时电路中的最小电流是10mA=0.01A,由欧姆定律可得,此时报警电路的总电阻为:R总===1800Ω,由表格数据可知,压敏电阻受到的压力每增加50N,其电阻会减小20Ω,则压敏电阻受到的压力为800N时,其阻值为:RX=580Ω﹣×20Ω=260Ω,所以,滑动变阻器的最大阻值至少为:R滑=R﹣RX=1800Ω﹣260Ω=1540Ω;(3)①由表格数据可知,压敏电阻受到的压力达到200N时,其对应的电阻值RX'=500Ω。
②为使报警电路可正常使用,应先让电阻箱调到压敏电阻达到设定压力时的电阻值500Ω,再将开关向2端闭合(电阻箱与滑动变阻器串联),调节滑动变阻器的滑片,使电路中的电流为报警电流0.01A,报警器报警。
此时滑动变阻器的阻值:R滑'=R总﹣RX'=1800Ω﹣500Ω=1300Ω;③保持滑动变阻器的滑片P位置不变,将开关向1端闭合,压敏电阻和滑动变阻器串联,电路即可正常报警。
(4)对(3)中已调试好的报警电路,滑动变阻器的电阻不变,即R滑'=1300Ω,因压敏电阻受到的压力每增加50N,其电阻会减小20Ω,则压敏电阻受到的压力为700N时,其阻值为:RX″=580Ω﹣×20Ω=300Ω,此时电路的总电阻:R总′=R滑'+RX″=1300Ω+300Ω=1600Ω,此时电源电压应为:U′=IR总′=0.01A×1600Ω=16V。
故答案为:(1)为不损坏元件,报警电路允许消耗的最大功率是0.36W;(2)在压敏电阻Rx所受压力不超过800N的前提下,报警电路所选滑动变阻器的最大阻值不得小于1540Ω;(3)①500;②2;滑动变阻器的滑片P;报警器报警;③滑动变阻器的滑片P位置不变;(4)16。
2(19无锡)29.小红家有一支电子体温计。
查阅说明书得知:电于体温计的探测器是热敏电阻,其阻值随着温度的变化而变化。
小红买来一个热敏电阻,准备设计和制作一支模拟电子体温计。
她计划先测出此热敏电阻在不同温度时的阻值,按照图甲所示连接了实验电路,RT为热敏电阻,实验时,RT罝于温控箱(图中虚线区域)中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为电阻箱(0~9999Ω),S2为单刀双掷开关,开关S1和S2闭合前,小红将电阻箱R2的阻值调到最大。
(1)小红首先调节温控箱的温度,使RT温度为42.0℃。
闭合S1,将S2接2,读出电压表的示数为3V。
①为测量此时RT的阻值,接下来的操作是:将S2接________(选填“1”或“2”),调节电阻箱R2的阻值,使电压表示数为________,读出此时R2的阻值即为42.0℃时RT的阻值。
②逐渐降低温控箱的温度,根据上述方法测量出RT在不同温度时的阻值,若依据小红所测数据画出的RT阻值随温度变化的图像如图乙所示,且当RT的温度降至32.0℃时,闭合S1,将S2接2,电压表示数为 2.4V,求电阻R1的阻值______。
(2)在获得如图乙所示的RT阻值随温度变化的关系后,为了自制模拟电子体温计,小红将S2始终接2,闭合S1后,通过电压表的示数大小来显示温度高低,如果将RT用绝缘薄膜包好后置于正常人腋窝中央,保持腋窝合拢,闭合S1,当电压表示数稳定后,电压表示数最接近________。
A.2.25V B.2.45V C.2.65V D.2.85V【答案】 (1). 1 (2). 3 V (3). 400Ω (4). C【解析】【详解】(1)①为测量此时RT的阻值,将S2接1,调节电阻箱R2的阻值,使电压表示数为3V,根据等效替代法,读出此时R2的阻值即为42.0℃时RT的阻值;②由欧姆定律得到电路中的电流为:I1=,根据欧姆定律和串联电路电压的规律,电源电压:U=I1RT1+UV1=×400Ω+3V,由图乙可知当RT的温度降至32.0℃时,RT2=600Ω,电源电压U=I2RT2+UV2=×600Ω+2.4V,因电源电压不变,×400Ω+3V=×600Ω+2.4V,R1=400Ω;U=×400Ω+3V=6V;(2)由图结合数学知识,正常人腋窝中央的体温是37°C,ME为三角形的中位线,故此时R′T=500Ω,将S2始终接2,闭合S1后,R1与R′T串联,电压表测R1两端的电压,由电阻的串联和欧姆定律,电路的电流:I==A,由欧姆定律可知,电压表示数:UV=IR1=A×400Ω≈2.67V,故C符合题意。
四计算题1(19绵阳)21.甲、乙两地相距100km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条用同种材料制成的粗细均匀的输电线,投入使用前,需要对输电线进行测试。
技术人员在甲地用电源、电压表和电流表接成如图所示电路进行测试,当在乙地输电线两端接入阻值为10Ω的电阻时(图中未画出),电压表示数为 5.0V,电流表示数为0.10A;保持电源电压不变,技术人员在某处将输电线线设置成短路(图中未画出),再次测试时,电流表示数为0.25A。