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1、简答题 家庭电路的引线均有一定的电阻(约几Ω).因此当家中大功率用电器如空调、电炉工作时,家中原来开着的电灯会变暗,下面通过一个简单的测试,可以估算出家庭电路引线部分的电阻.如图所示,用r表示家庭电路引线部分的总电阻,L为一只额定功率为P1普通家用白炽灯泡,V为电压表,M是一个额定功率为P2的空调(P2>>P1).测试时,先断开电键S,接通灯泡L,测得电压为U1;再闭合电键S,测得电压为U2.
(1)试推导出估算r的表达式______(设电源两端电压保持恒定).
(2)若P1=40w,P2=2.0kw,测得U1=220V,U2=210V,则引线部分总电阻约为:r=______Ω.
参考答案:(1)当灯泡接单独接在电路上时,灯泡的电阻远远大于导线电阻,导线电阻忽略不计,只有灯泡接在电源上,测得灯泡两端电压,即电源电压U1.
当空调与灯泡并联接在电路上,空调功率远远大于灯泡功率,灯泡的功率忽略不计,空调与导线电阻串联在电路中,导线电阻两端电压为U1-U2,电流与空调电流相同,I=P2U2,
根据欧姆定律得:导线电阻的大约值为r=U1-U2I=U1-U2P2U2.
(2)将P2=2.0kW,U1=220V,U2=210V,代入上式得:r=220-2102000×210Ω=1.05Ω
故答案为:
(1)r=U1-U2P2U2.?
(2)1.05Ω
本题解析:
本题难度:一般
2、填空题 某闭合电路的路端电压U随外电阻R变化的图线如图所示,当R很大时,U约为3V.则电源的电动势为______V,内电阻为______Ω,电源的最大输出功率为______W.
参考答案:由图读出,当外电阻为无穷大时,路端电压等于电源的电动势,E=3V.由图知道,当R=5Ω,U=2.5V,则电流I=UR=0.5A,电源的内电阻为r=E-UI=3-2.50.5Ω=1Ω.根据数学知识分析可知,当外电阻等于电源的内电阻时,电源的输出功率最大,此时电路中电流为I=E2r,电源的最大输出输出功率为Pm=I2R=I2r=E24r=2.25W
故答案为:3,1,2.25
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 某同学研究灯泡消耗的电功率与电源的输出功率的关系,电路如图甲所示.已知电阻R=10Ω.通过灯的电流与灯两端电压关系如图乙所示.则当P灯与电源的输出功率P出之比为1:4时,灯上电压UL与电阻R上电压UR之比为?:电路两端的电压为?V或?V.
参考答案:设电路中的电流为I,则PRPL=I2RI2RL=4-11=3,解得:RL=R3=103Ω,所以ULUR=IRLIR=1030=13
由图乙可知,当灯泡两端的电压为10V时,电流为3A,此时电阻R=103Ω;当灯泡两端的电压为20V时,电流为6A,此时电阻R=103Ω,
所以灯泡两端的电压为10V或20V,所以电路两端的电压为4UL,为40V或80V
故答案为:1:3;40;80
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,将四只“110V、40W”白炽灯泡接入220V电路,要求灯泡正常发光.现有图中甲、乙两种连接方式,其中最合理的电路是( )
A.甲图
B.乙图
C.两图都可以
D.两图都不好