9. 电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内的水烧干以前的加热状态,另一种是水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图,R1是一个电阻,R2是加热用的电阻丝。 (1)自动开关S接通和断开时,电饭锅分别处于哪种状态?
(2)要使R2在保温状态下的功率是加热状态时的一半,R1 :R2应该是多大?
10. 如图所示是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~10V,当使用a、c两个端点时,量程为0~100V。已知电流表的内阻Rg为500Ω,满偏电流Ig为1mA,求电阻R1、R2的值。
11. 如图所示是有两个量程的电流表,当使用a、b两个端点时,量程为1A,当使用a、c两个端点时,量程为0.1A。已知电流表的内阻Rg为200Ω,满偏电流Ig为2mA,求电阻R1、R2的值。
12. 如图所示,AB两端接直流稳压电源,UAB=100V,R0=40?,滑动变阻器总电阻R=20?,当滑动片处于变阻器中点时,C、D两端电压UCD为多少?,通过电阻R0的电流为多少?
13. 如图所示,E=10V,R1=4W,R2=6W,C=30μF,电池内阻可忽略。(1)闭合开关K,求稳定后通过R1的电流;(2)然后将开关K断开,求这以后流过R1的总电量。
14. 如图所示,电阻R3=4 Ω,电表为理想表.开始时R1、R2、R3中都有电流通过,电压表示数为2 V,电流表示数为0.75 A.后来三个电阻中有一个发生断路,使电压表示数变为3.2 V,电流表示数变为0.8 A. (1)哪个电阻断路?
(2)求电阻R1、R2的阻值各为多少?
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(3)电源电动势和内阻各为多少?
15. 如图所示,变阻器R2的最大电阻是10 Ω,R3=5 Ω,电源的内电阻r=1 Ω,当电键S闭合,变阻器的滑片在中点位置时,电源的总功率为16 W,电源的输出功率为12 W.此时电灯R1正常发光,求:
(1)电灯阻值R1是多少?(设R1阻值恒不变)
(2)当电键S断开时,要使电灯正常工作,应使变阻器的电阻改变多少?
16. 如图所示为一由双刀双掷电键S、两节干电池(每节干电池的电动势ε=1.5V,内阻r=1Ω)和一个小灯泡(额定电压为2.5V,额定电流为0.15A)组成的电路,那么:
(1)当触刀掷向a、b时(a和e、d接通,b和f、c接通),两个电池是怎样连接的?小灯泡消耗的功率是多少?
(2)当触刀掷向c、d时,两个电池是怎样连接的?小灯泡消耗的功率是多少?
17. 某电炉在额定电压下的电功率为P0=400W,电源在不接负载时的路端电压与电炉的额定电压相同.当把电炉接到该电源时,电炉实际消耗的功率为P1=324W.若将两个这样的电炉并联接入该电源,那么两个电炉实际消耗的总功率P2为多少?
18. 直流发电机ε=250 V,r=3 Ω,两条输电线电阻R1=R2=1 Ω,并联的电热器组中装有50只完全相同的电热器,每只电热器的额定电压为200 V,额定功率为1 000 W,其它电阻不计,并且不计电热器电阻随温度的变化,求:
(1) 接通几只电热器时,实际使用的电热器都能正常工作? (2) 接通几只电热器时,发电机的输出功率最大?
(3) 接通几只电热器时,电热器组加热物体最快? (4) 接通几只电热器时,电阻R1和R2上消耗的功率最大?
(5) 接通几只电热器时,实际使用的每只电热器中的电流最大?
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练 习 9
一、 电表、电表的改装 1.灵敏电流表G (1)三个主要参数
①内阻Rg:电流表线圈的电阻,大约几十欧到几百欧。
②满偏电流Ig:指针批转到最大刻度时的电流,大约几十微安到几毫安。 ③满偏电压Ug:电流表通过Ig时两端的电压,大约零点几伏。 (2)三个参数间的关系:由欧姆定律可知Ug=IgRg Ug 注意:电表就是电阻。 2.电压表
G (1)电压表的改装
I电流表G 的电压量程Ug=IgRg,当改装成量程为U的电压表时,
R应串联一个电阻R分去多余的电压U-Ug,电阻R叫分压电阻。
据串联电路的特点得:U
U-Ug Ig?Ug?U?UgRgRG (U?Ug)RgI解得:R?R R Ug
U(2)电压表的内阻:Rv=Rg+R
G 3.电流表的改装
I电流表G 的电压量程Ug=IgRg,当改装成量 R程为I的电流表时,应并联一个电阻R分去多余的电流I-Ig,电阻R叫分流电阻。
据并联电路的特点得:I-Ig R
Ug?IgRg?(I?Ig)R IgRg+-解得:R? I?IgG
E rR(2)电流表的内阻:RA=Rg×R/(R+Rg)
4.电流表改装成欧姆表
①原理:闭合电路的欧姆定律
②如图1所示,当红、黑表笔短接时,调节R,使电流表的指针达到满偏电流,此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有: 红表笔 黑表笔 EIg? 图1 R?Rg?rE
I?③当两表笔间接入电阻Rx时,电流表的电流为: xR?Rg?r?Rx
-+
G
E rR
红表笔 黑表笔
Rx 23
当Rx改变时,Ix随着改变,将电流表表盘上Ix处表上对应的Rx值,就构成了欧姆表。 ④中值电阻:欧姆表的内阻即为中值电阻R中=R内=R+Rg+r 因Ix与Rx 不是线性关系,欧姆表表盘刻度不均匀。 二、滑动变阻器的两种接法 1.限流接法 如图2所示。
ERx?Ux?E(r?0)用电器Rx的电压调节范围:
Rx?R电路消耗的总功率为:EI
限流接法的选用原则:
①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节, 只在小范围内变化,且待测电阻Rx与R接近时。
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时。 ③两种方法都满足时优先选用限流接法。
2.分压接法 如图3所示
①Rx电压调节范围0≤Ux≤E。 ②开关闭合前,P应在a端。 分压接法的选用原则:
①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。
②待测电阻Rx远大于R,且要求电压变化范围较大时。
③采用限流接法时,电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。 三、电阻的测量
1.伏安法测电阻(1)原理:部分电路的欧姆定律。(2)电流表外接法,如图4所示。 误差分析:
URRU R测=V?VX?R真=V IARV?RXIA?IV
产生误差的原因:电压表V分流。适用于测小阻值电阻,即Rx远小于Rv时。 (3)电流表内接法,如图5所示。 误差分析: UU?UA R测=V?RX?RA?R真=VIAIA
产生误差的原因:电流表A分压。
适用于测大阻值电阻,即Rx远大于RA时。
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(4)内、外接法的选用原则 ①计算临界电阻: R?RR0AV
若Rx>R0,待测电阻为大电阻,用内接法 若Rx 即大电阻,内接法;小电阻,外接法。大内小外。 ②试触法确定内外接法:在不知道RV、RA、RX的大致值时,可用试触法,如图6所示触头分别接触a、b两点:若V变化大,说明A分压大,应用外接法;若A变化大说明V分流大,应用内接法。 例1:某同学欲测一电阻Rx的阻值(约为300Ω) 可供选择的仪器有:电流表A1,量程10mA;电流表 A2,量程0.6A;电压表V1,量程3V;电压表V2,量程15V;电源电动势为4.5V。请同学们按图接好电路,闭合S1后,把开关S2拨至a时,发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的4/5处;再把开关S2拨至b时,发现其中一个电表的指针偏转几乎不变,另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4处;该同学在实验中所选电压表的量程为( )所选电流表的量程为( )Rx的测量值为( )。 Rx A a V b S2 S1 R 2.安安法测电阻 若电流表内阻已知,则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用. (1)如图7所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,如果已知A1的内阻R1,则可测得A2的内阻R2=I1R1/I2. (2)如图8所示,当两电表的满偏UA2》UA1时,A1串联一电阻R1,同样则可测得R2的内阻R2=I1(R1+R0)/I2. 例2.用以下器材测量一待测电阻的阻值,器材如下:电流表A1(量程250mA,内阻r1=5Ω);标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω);待测电阻R1(阻值约为100Ω);滑动变阻器R2(最大阻值为10Ω);电源E(电动势约为10V,内阻r约为1Ω);开关S,导线若干。 (1)要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图,并表明代号。 (2)实验中,需要直接测量的物理量是( ) 用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是( ) 3.伏伏法测电阻 若电压表内阻已知,则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。 (1)如图9所示,当两电表的满偏电流接近时,如果已知V1的内阻R1,则可测得V2的内阻R2=U2R1/U1. (2)如图10所示,当两电表的满偏电流IV2》IV1时,V1并联一电阻R0,同样则可测得R2 25