2015高考专题---恒定电流(动态分析电功率故障分析设计电路)

1恒定电流（动态分析、电功率、故障分析、设计电路）1、汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10A，电动机启动时电流表读数为58A，若电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了（）A、35.8WB、43.2WC、48.2WD、76.8W2.两个电池1和2的电动势E1E2，它们分别向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同.比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2，电池的效率η1和η2的大小，则有（）A.P1P2，η1η2B.P1P2，η1η2C.P1P2，η1η2D.P1P2，η1η23.如图所示，R1是可变电阻器.电压表、电流表可看做理想电表，电源内阻不计.闭合开关S，两电表都有一定示数.适当调节可变电阻器，能使电压表的示数加倍，而电流表的示数减半.则电阻R2消耗的电功率将（）A．变为原来的1/2B．变为原来的1/4C．变为原来的4倍D．与原来相同4.如图所示，直线A为电源的U-I图线，曲线B为灯泡电阻的U-I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是()A．4W、8WB．2W、4WC．4W、6WD．2W、3W5如图所示，电路中电池的电动势E=5V，内电阻r=10Ω，固定电阻R=90Ω，R0是可变电阻，在R0从零增加到400Ω的过程中，求：（1）可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率（2）电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和AVR1R2SRREr26.下图为某小电热水器的电路图，R1为发热板，当热水器处于加热状态时，水迅速被加热；达到预定温度后，S自动切换到另一挡，处于保温状态．(1)说明S分别接a、b时，热水器对应的工作状态．(2)若热水器加热时的功率为550W，保温时发热板的功率为88W，求电阻R2.(3)当S接a时，电路在5min内消耗的电能．7.如图所示电路，滑动变阻器上标有“50Ω1A”，电源电压恒定为6V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V．闭合开关S，移动滑动变阻器滑片到某一位置时，电流表示数为0.2A，电压表示数为2V．求(1)电阻R1的阻值；(2)此时滑动变阻器消耗的功率；(3)为保证电路安全，电阻R1上允许消耗功率的范围7、如图所示的电路中，电源的电动势E=80V，内电阻r=2Ω，R1=4Ω，R2为滑动变阻器.问：（1）R2阻值为多大时，它消耗的功率最大？（2）如果电源内阻损耗功率不超过总功率的20%，R2应取多少？（3）如果要求电源输出功率为600W，外电路电阻R2应取多少？此时电源效率为多少？（4）该电路中R2取多大时，R1上功率最大？二、会分析动态电路的有关问题1.如图所示的电路，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略.现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是（）A.a灯变亮，b灯和c灯变暗B.a灯和c灯变亮，b灯变暗C.a灯和c灯变暗，b灯变亮D.a灯和b灯变暗，c灯变亮E，racbRS32.如图所示的电路中，电源的电动势和内阻分别为E和r，当闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片时，下列说法正确的是（）A.电流表的示数变大，电压表的示数变大B.电流表的示数变大，电压表的示数变小C.电流表的示数变小，电压表的示数变小D.电流表的示数变小，电压表的示数变大3．如图电路中，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为（）A电压表示数增大，电流表示数减少B电压表示数减少，电流表示数增大C两电表示数都增大D两电表示数都减少4.如图所示的电路中，各个电键均闭合，且k2接a，现要使静止在平行板电容器两极板之间的带电微粒向下运动，则应该（）①将k1断开②将k2掷在b③将k2掷在c④将k3断开A.①②B.②③C.①③D.③④5.如图所示的电路中，电源电压保持不变，只闭合开关S1时，灯泡L发光；如果再闭合S2，则()A．两个电流表的示数都变大B．灯泡L的亮度变小C．电路的总电阻变小D．电压表的示数变小三、故障分析1.在如下图所示的电路中，当闭合开关S后，发现两灯都不亮，电流表的指针几乎指在零刻度线，电压表指针则有明显偏转，该电路中的故障可能是()A．灯泡L2短路B．灯泡L2断路C．灯泡L1断路D．两个灯泡都断路2.如图所示电路，电源电压不变，闭合开关S，灯L1和L2均发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭，而电流表和电压表的示数都不变．出现这一现象的原因可能是()VAVAR1R2R3baPk3Ck2back1R1R4R3R24A．灯L1断路B．灯L2断路C．灯L1短路D．灯L2短路3.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,电路正常工作.一段时间后,发现其中1个电压表示数变大,则（）A.灯L可能变亮B.灯L亮度可能不变C.电阻R可能断路D.电阻R可能短路四、设计电路1.检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器。可供使用的器材如下：A．待测滑动变阻器Rx，全电阻约5Ω（电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）B．电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6ΩC．电流表A2，量程3A，内阻约0.12ΩD．电压表V1，量程15V，内阻约15kΩE．电压表V2，量程3V，内阻约3kΩF．滑动变阻器R，全电阻约20ΩG．直流电源E，电动势3V，内阻不计H．游标卡尺I．毫米刻度尺J．电键S导线若干⑴用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表__________（填“A1”或“A2”），所选电压表为________(填“V1”或“V2”)。⑵画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。⑶为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。AV+—+—RxRES52.（2009福建T19）．（18分）⑴（6分）在通用技术课上，某小组在组装潜艇模型时，需要一枚截面为外方内圆的小螺母，如图所示。现需要精确测量小螺母的内径，可选用的仪器有：A．50等分的游标卡尺B．螺旋测微器①在所提供的仪器中应选用。②在测量过程中，某同学在小螺母中空部分360º范围内选取不同的位置进行多次测量取平均值的目的是。⑵（12分）某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用。（以上均填器材代号）②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：。器材（代号）规格电流表（A1）电流表（A2）电压表（V1）电压表（V2）滑动变阻器（R1）滑动变阻器（R2）直流电源（E）开关（S）导线若干量程0~50mA，内阻约为50Ω量程0~200mA，内阻约为10Ω量程0~3V，内阻约为10kΩ量程0~15V，内阻约为25kΩ阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A阻值范围0~1kΩ，允许最大电流100mA输出电压6V，内阻不计I/AU/VO0.51.01.52.02.53.00.020.040.060.080.100.120.14元件6一、会求解三种功率的有关问题1、B2、B3、B4、C5、分析与解：（1）可变电阻R0上消耗的热功率：400)100(25020020RRRIP01000R时，P0最大，其最大值：WWP16140025大（2）当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400Ω，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为WrRrRREP01.0)()(20小6.7..答案：解：(1)R1＝U1I＝2V0.2A＝10Ω(2)U2＝U－U1＝6V－2V＝4VP2＝U2I＝4V×0.2A＝0.8W(3)电压表示数为3V时，R1上消耗的功率最大P1最大＝U21最大R1＝(3V)210Ω＝0.9W当滑动变阻器阻值最大时，R1上消耗的功率最大电路中最小电流I最小＝UR总＝6V60Ω＝0.1AP1最小＝I2最小R1＝(0.1A)2×10Ω＝0.1WR1上允许消耗功率的范围是0.1W～0.9W8、解析：（1）将R1视为电源的内电阻处理，则根据电源的输出功率随外电阻变化的特点，知道当R2=R1+r时电源的输出功率最大（即外电阻R2消耗的电功率最大）：R2=R1+r=(4+2)Ω=6Ω；（2）由η=IErI2=EIr≤20%和I=rRRE21得：R2≥4Ω;7(3)P=I2R=（rRRE21）2·（R1+R2）=（24802R）2·（4+R2）=600WR2=2Ω；I=22480A=10Aη=总出PP×100%=2106006002×100%=75%.（4）0Ω二、会分析动态电路的有关问题1、B2、D3、A4、C5、S1闭合时仅L接入电路，电压表测电源电压，A1和A2的示数相等，都测量L的电流；S2闭合后，R与L并联，因此总电阻变小，总电流变大，A2的示数变大，A1仍测L的电流，示数不变，电压表仍测电源电压，示数也不变，因此C项正确．三、故障分析1.答案：B解析：电流表指针几乎指在零刻度线说明电路中的某处断路，这时要用电压表判断故障的位置，当电压表指针有明显偏转，则和电压表并联的部分电路断路，显然题目中和电压表并联的是灯泡L2，因此故障是灯泡L2断路，选B.如果两个灯泡都断路，则电压表的读数是0；其他两种情况下电压表的读数也都是0.2.答案：A解析：解答此类题的关键是判断准电路的连接方式和表的作用，再判断是什么故障，哪个元件发生此故障．由图知灯L1和L2并联，电流表测L2的电流，电压表测电源电压．有一盏灯熄灭，说明故障是断路，不是短路，电流表示数不变，所以灯L2没发生断路，故L1发生断路．注意：在串联电路中，电压表与某一用电器并联，如果示数为电源电压，有两个可能：此用电器断路；其它用电器短路3.C四、设计电路1.（1）A1，V2（2）电路原理图和对应的实物连接如图方案一：需要的器材：游标卡尺、毫米刻度尺主要操作步骤：①数出变阻器线圈缠绕匝数n；AVRxRESAV+—+—RxRES方案一：分压接法AVRxRESAV+—+—RxRES方案二：限流接法8②用毫米刻度尺（也可以用游标卡尺）测量所有线圈的排列长度L，可得电阻丝的直径为d=L/n；③用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D，可得电阻丝总长度l=nπ(D-nL)，也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D，得电阻丝总长度l=nπ(D+nL)。④重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值方案二需要的器材：游标卡尺主要的操作步走骤：①数出变阻器线圈缠绕匝数n；②用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1和瓷管部分的外经D2，可得电阻丝的直径为d=221DD电阻丝总长度l=2nπ（D1+D2）③重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值2.⑴①A②减小实验的偶然误差⑵①A2，V1，R1②如图③相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系；不同点：该元件的电阻值随电压的升高而减小，而小电珠的电阻值随电压的升高而增大。减小，而小电珠的电阻值随电压的升高而增大。（2）解析:①图像中电流0～0．14A，电流表选A2；电源电压6V，但图像只要求电压在0～3V之间调整，为了测量准确电压表选V1；由于绘制图像的需要，要求电压从0～3V之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能很好调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1。②该元件约几十Ω，，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法。③从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。元件A2