第十一章电路及其应用

第十一章电路及其应用1. 电源和电流练习与应用1. 一条导线中的电流为50 n A,在3.2 s内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多 少个电 子通过该横截面？2. 手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的 10 s 内通过某一横截面的电荷量为 3C则电流是多少？3. 某手机的说明书标明该手机电池容量为4 000 mA h,待机时间为22 d ,请估算该手机的待 机电流有多 大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17 h ，请估算播放视频的电流大约是 待机电流的几倍。练习与应用1. 某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在平面直角坐标系 中描 点，得到了图 11.2-6 中 A、B、C、D 四个点。请比较这四个电阻的大小。2. 在实验室用一段导线连接一个“ 3 V0.25 A ”的小灯泡做实验时，一般都不会考虑导线的电阻。如果导线的横截面积是1 mm2,请你估计导线的长度，计算它的电阻，然后说明可以不考虑导线电 阻的理由。3. 某人买了 100 m规格为4 mm2的铜导线为7 A的空调供电使用。实际上恰好用去了一半导线。 如果空 调能够正常工作，制冷时在这段导线上损失的电压约是多少？4. 一只鸟站在一条通过500 A电流的铜质裸导线上。鸟两爪间的距离是4 cm，输电线的横截面积 是120 mm2。求鸟两爪之间的电压。5. 某同学想探究导电溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律。他拿了一根细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他量得盐水柱的长度是30 cm，并测出盐 水柱的电阻等于R。现握住橡胶管的两端把它拉长，使盐水柱的长度变为40 cm。如果溶液的电阻随长度、横截 面积的变化规律与金属导体相同，此时盐水柱的电阻应该等于多少？6. 如图11.2-7，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿AB方向时测得样 品的电阻为R，则样品的电阻率是多少？电流沿CD方向时样品的电阻是多少？7. 人体含水量约为 70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。某脂肪 测量仪（图 11.2-8），其原理就是根据人体电阻的大小来判断人体脂肪所占比例。3.实验：导体电阻率的测量练习与应用1 .某同学用游标卡尺测量一个导体的长度。游标尺上有1 0等分刻度，测得的读数如图 11.3-11所示，该导体的长度是多少？某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径，测得读数如图 11.3-12所示，则 该圆柱 导体的直径是多少？2. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽 测， 结果发现有不少样品的电导率 （电导率是电阻率的倒数， 是检验纯净水是否合格的一项重要 指标） 不合格。1）你认为不合格的纯净水的电导率是偏大还是偏小？ （2）为了方便测量纯净水样品的电阻，将 采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端 用金属圆片电极密封，如图 11.3-13 所示。请用笔画线表示导线，连接测量纯净水样品电阻的电路，注意 合理选择电表的量程。3. 在用电压表和电流表测量某种金属丝的电阻率时，用刻度尺测得金属丝长度为60 cm,用螺旋测微器测 得金属丝的直径为0.635 mm，两电表的示数分别如图11.3-14所示（电压表量程0 ? 3V ，电流表量程 0 ?0.6 A ）。请计算，该金属丝的电阻率是多少。24. 串联电路和并联电路【例题】一个表头的内阻Rg为30 Q,满偏电流Ig为1 mA。要把它改装为量程0 ? 0.6 A的电流表，需要并联多大 的电阻？改装后电流表的内阻是多少？分析 电流表由表头和电阻 R 并联组成，如图 11.4-6 的虚线框所示。电流表量程为 0 ? 0.6 A ， 是指通过 电流表的电流为 0.6 A 时，表头的指针指在最大刻度，即通过表头的电流等于 Ig。 练习与应用1. 在图11.4-7的电路中A、B之间的电压为U定值电阻的阻值为R滑动变阻器的最大阻值为 滑动变阻器的滑动端移动过程中R两端电压UR的变化范围是多少？g 11 4-72. （ 1）如图11.4-8，电压之比UU1与电阻R1、R2的值有什么关系？请推导出这个关系式。2）图11.4-9 的电路常被叫作分压电路、当 A、B 之间的电压为 U 时、利用它可以在 C、D 端获得0 和U 之间的任意电压。试说明其中的道理。3. 图11.4-10 画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图。图中电压表的内阻为 1 kQ、电流表 的内阻为0.1 Q、被测导体R的真实电阻为87.4 Q。测量时、把电压表示数和电流 表示数之比作为电阻的 测量值。如果不考虑实验操作中的偶然误差、按甲、乙两种电路进行实验、得到的电阻测量值各是多少？你 能从中得出什么结论？4. 图11.4-11 是有两个量程的电压表、当使用 A、B 两个端点时、量程为 0 ? 10 V ；当使用 A、C 两个端点时、量程为0 ? 100 V。已知表头的内阻Rg为500 Q、满偏电流lg为1 mA,求电阻R1、 R2 的值。5. 图11.4-12是有两个量程的电流表，当使用A、B两个端点时，量程为0 ? 1 A,当使用A、C 两个端点 时，量程为0 ? 01 A。已知表头的内阻Rg为200 Q,满偏电流lg为2 mA,求电阻 R1、R2 的值。5. 实验：练习使用多用电表练习与应用1. 下表是用图 11.5-5 的多用电表进行测量的四次记录， a、b 分别为测量时的指针位置。其中有的记录 了量程（或倍率）但没有记录读数，有的记录了读数但没有记录量程（或倍率），请你填写 表格中的各个 空格。操作顺序写出。A.用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝，使表针指向“ 0” ；B将红表笔和黑表笔接触；C. 把选择开关旋转到“X 1 k ”位置；D. 把选择开关旋转到“X 100”位置；E. 调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点。3.请回答下列问题。1）用多用电表测量直流电流时，红表笔和黑表笔哪个电势较高？（2）用多用电表测量直流电压时，红表笔和黑表笔哪个电势较高？4. 如图 11.5-6 ，这个多用电表没有 OFF 挡。两位同学用过这个多用电表以后，分别把选择开关 放在甲、乙所示的位置。你认为谁的做法符合规范？不规范的做法可能会有何种风险？5. 如图 11.5-7 ，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光，有可能是以 下原因造成的：（1）电池没电了；（2）开关接触不良；（3）灯泡和灯泡座接触不良。为了判断究竟是以上哪种原因造成的，在闭合开关且不拆开导线的情况下，用多用电表 2.5 V 直流电压挡进行检测。多用电表红、黑表笔应该分别接触何处？根据电压表读数怎样作出判断？复习与提高A组1. 如图11-1 , A、B间的电压U为10 V,电阻R1为1 kQ, R2为5 Q, R3为2 kQ,R4 为10 Q。试估算干路中的电流I有多大。2. 如图11-2 , R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。闭合电路使L发光后，若将滑动片向右滑动，灯泡的亮度会如何变化？请用数学式进行讨论。3. 根做电学实验用的铜导线，长度是60 cm，横截面积是0.5 mm2,它的电阻是多少？一根输 电用的铝导线，长度是10 km,横截面积是I cm2，它的电阻是多少？为什么做电学实验时可以 不考虑导线的电阻,而输电线路导线的电阻则必须要考虑？4. 试证明：在串、并联组合的电路中,任个电阻增大而其余电阻不变时,整个电路的等效电阻都 增大。5. 在图11-3所示的电路中，电阻R1为10 Q, R2为120 Q, R3为40 Q。另有一个电压恒为 100 V的电源。(1) 当C、D端短路时，A、B之间的等效电阻是多少？(2) 当A、B两端接通测试电源时，C、D两端的电压是多少？6用图11.5-1所示的多用电表测量一个阻值约为20 Q的电阻，测量步骤如下：( 1)调节指针定位螺丝,使多用电表指针指着 。(2) 将选择开关旋转到“Q”挡的 位置。(3) 将红、黑表笔分别插入“”“”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针 对准( 4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，若多用电表读数如图 11-4所示，该电阻的阻值为Q。(5)测量完毕，将选择开关旋转到OFF位置。7. 图11-5的电路中有AB、CD、EF三根连接电路的导线，其中一根导线内部的铜丝是断的，另外 两根导线和电源、电阻R1、R2都是完好的。为了查出断导线，某同学把多用电表的红表笔接在A 点的电源正极接线 柱上，将黑表笔分别接在其他点所示的接线柱上，根据多用电表的示数作出判断。(1) 如果选用的是直流10 V挡，请说明判断的方法。(2) 有同学建议用直流2.5 V挡、直流0.5 A挡、电阻“X 1”挡来进行上述操作，请分别说明 如此操作 可能产生的后果。8. 已知某定值电阻的额定电流为0.3 A ,其标称的电阻值是25 Q。为测量该定值电阻在额定电 流下电阻的实际值，某同学用电流表、电压表、滑动变阻器、直流电源等器材组成实验电路（图 11-6 ）。 不考虑电表内阻对电路的影响，图中哪些器材的连接有错误？请说出错在哪里，并用彩色笔把它纠正。1. 如图 11-7 ，一根均匀带电的长直橡胶棒沿轴线方向做速度为 v 的匀速直线运动。若棒横截面 积为S，单位长度所带的电荷量为一 q,求由于棒的运动而形成的等效电流的大小和方向。2. 在测电阻的实验中，待测 Rx约为200 Q,电压表的内阻约为Q,电流表的内 10 O。如 电阻-8，测量电路中电流表的连接方式有两种。计算结果由Rx阻約为计算得出，式中U与丨分 别为电压表和电流表的读数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx甲和Rx乙，则其中哪一个更 接近真实 值？这个值比真实值偏大还是偏小？请说明原因。3. 某同学想通过测绘小灯泡的 I-U 图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材如下待测小灯泡一只，额定电压为 2.5 V ，电阻约为几欧；电压表一个，量程0 ? 3 V,内阻为3 k O；电流表一个，量程0 ? 0.6 A ,内阻为0.1 Q；滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，线若干。1）请在图 11-9 甲中补全实验的电路图。2）图 11-9 甲中开关 S 闭合之前，应把滑动变阻器的滑片置于何处？3）该同学通过实验作出小灯泡的 I-U 图像如图 11-9 乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻为多 少？4. 如图 11-10 ，黑箱面板上有三个接线柱 1、2 和3，黑箱内有一个由四个阻值相同的电阻构成的电路。用 欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1 Q, 2、3接线柱之间的电阻为1.5 Q, 1、3接线柱之间的电阻为2.5 Q。在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。5. 有一块小量程电流表，满偏电流为50 nA,内阻为800 Q。现要将它改装成0 ? 1 mA、0 ?10 mA 的 两量程电流表，某同学除了参考电路图 11-11 甲外，还设计了如图 11-11 乙所示电路。1）若采用图甲的电路，则 I g、Rg 是多少，若采用图乙的电路，则 I g、Rg 是多少？2）请分析两种电路在实际使用时的特点。6. 某同学按图11-12所示的电路图进行实验。连接电