高二物理恒定电流测试题答案(2)
二、实验题(本题包括2小题，每小题8分，共16分.按题目要求作答) 新课标第一网
11.(2009年高考安徽卷)用如图2-15所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻.电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用.除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
图2-15
a.电流表(量程0.6 A、3 A);
b.电压表(量程3 V、15 V);
c.定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W);
d.定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W);
e.滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A);
f.滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A).那么
(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择________ V，电流表的量程应选择________ A;R0应选择________Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________Ω的滑动变阻器.
(2)引起该实验系统误差的主要原因是________.
答案：(1)3 0.6 1 0～10 (2)电压表的分流
12.(2010年高考福建理综卷)如图2-16所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：
器材 规格
待测电阻Rx
电源E
电压表V1
电压表V2
电流表A
滑动变阻器R
开关S、导线若干 阻值在900 Ω～1000 Ω之间
具有一定内阻，电动势约9.0 V
量程2.0 V，内阻r1=1000 Ω
量程5.0 V，内阻r2=2500 Ω
量程3.0 A，内阻r=0.10 Ω
最大阻值约100 Ω，额定电流0.5 A
图2-16
为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路.
解析：实验要求测量时电表读数大于其量程的一半，而电流表量程为3.0 A，过大不可用.两电压表内阻均已知，故其中一表可当做电流表使用，考虑两表量程和电源电动势，宜选V1当做电流表.滑动变阻器采用分压式接法，测量电路图和连线如下.
答案：见解析
三、计算题(本题包括4小题，共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)(2011年聊城三中高二物理检测)在图2-17所示电路中，电源电动势E=6 V，内阻r=1 Ω.D为直流电动机，其电枢线圈电阻R=2 Ω，限流电阻R′=3 Ω.当电动机正常工作时，电压表示数为0.3 V.求：
图2-17
(1)通过电动机的电流是多大?
(2)电动机输入的电功率、转变为热量的功率和输出机械功率各是多少?
解析：(1)通过电动机的电流I与流过限流电阻R′的电流相同，由I=UR′得：I=0.33 A= 0.1 A.
(2)由E=Ir+U+UD可得电动机两端电压
UD=E-Ir-U=6 V-0.1×1 V-0.3 V=5.6 V.
所以电动机输入的电功率P入=UDI=0.56 W.
电动机的发热功率P热=I2R=0.02 W.
电动机的输出功率P出=P入-P热=0.54 W.
答案：(1)0.1 A (2)0.56 W 0.02 W 0.54 W
14.(10分) (2011年广安高二检测)如图2-18所示的电路中，电源电动势E=6.0 V，内阻r=0.6 Ω，电阻R2=0.5 Ω，当开关S断开时;电流表的示数为1.5 A，电压表的示数为3.0 V，试求：
图2-18
(1)电阻R1和R3的阻值;
(2)当S闭合后，电压表的示数、以及R2上消耗的电功率.
解析：(1)R3=U3I3=3.01.5 Ω=2.0 Ω
由于E=I3(R1+R3+r)
代入数据有6.0=1.5(R1+2.0+0.6)
解得：R1=1.4 Ω.
(2)S闭合后，
R总=R1+r+R2•R3R2+R3=2.4 Ω
电压表的示数
U=ER总×R2•R3R2+R3=62.4×0.4 V=1.0 V
R2上消耗的功率
P2=U2R2=120.5 W=2.0 W.
答案：(1)1.4 Ω 2.0 Ω (2)1.0 V 2.0 W
15.(12分)如图2-19所示的电路中，电源电动势E=24 V，内阻不计，电容C=12 μF，R1=10 Ω，R3=60 Ω，R4=20 Ω，R5=40 Ω，电流表G的示数为零，此时电容器所带电荷量Q=7.2×10-5 C.求电阻R2的阻值.
图2-19
解析：电容器两端电压UC=QC=6 V，R4R5=U4E-U4，所以U4=8 V，
若U1=6 V+8 V=14 V，则U1E-U1=R1R2，
所以R2=7.14 Ω.
若U′1=8 V-6 V=2 V，则U′1E-U′1=R1R2，
所以R2=110 Ω.
答案：110 Ω或7.14 Ω
16.(12分)(2011年苏州高二检测)如图2-20甲是一种家用电熨斗的电路原理图(额定电压为220 V).R0是定值电阻，R是可变电阻(调温开关)，其电阻值均不受温度影响.
(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W，求R0的阻值及R的阻值变化范围.
(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示，现在温度为20 ℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220 ℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大?
图2-20
解析：(1)温度最低时应该是电路中电阻最大时，此时有
P1=U2Rmax+R0
温度最高时应该是电路中电阻最小时，此时有
P2=U2R0
联立以上两式解得R0=100 Ω
Rmax=300 Ω
所以变阻器阻值范围是0到300 Ω.
(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差
Δt=220 ℃-20 ℃=200 ℃
由图象知电熨斗每秒钟散发的热量
q=440 J
要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率
P=440 W
又有：P=U2R+R0
代入数据解得R=10 Ω
所以应将R的阻值调至10 Ω.
答案：(1)100 Ω 0到300 Ω (2)10 Ω
