14.某電源路端電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律如圖乙所示,圖中U=12V的直線為圖線的漸近線,該電源允許通過最大電流為2A.將此電源和一個滑動變阻器,接成如圖甲所示的電路.滑動變阻器最大阻值為R0=22Ω,試求:
(1)電源電動勢E和內(nèi)阻r;
(2)A、B空載時輸出電壓的范圍;
(3)若要保證滑動變阻器的滑片任意滑動時,干路電流不能超過2A,A、B兩端所接負載電阻至少多大.

分析 (1)根據(jù)乙圖知,當R→∞時,U=E=12V.當U=6V時,r=R;
(2)A、B空載時當滑片滑至上端時,輸出電壓最大,當滑片滑至下端時,輸出電壓為零,由歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點求出輸出電壓的范圍;
(3)A、B兩端接某一負載電阻后,滑動變阻器滑片移至上端時,干路電流最大.根據(jù)歐姆定律得到干路電流與負載電阻的關系式,再根據(jù)條件:干路電流不能超過2A,求出負載電阻的最小值.

解答 解:(1)由乙圖可知,當R→∞時,U=E,則得電源的電動勢為:E=12 V
而當U=6V=$\frac{E}{2}$時,應有:r=R=2Ω.
(2)A、B空載時,當滑片滑至上端時,UAB最大為:Umax=$\frac{{R}_{0}}{{R}_{0}+r}$E=11 V
當滑片滑至下端時,UAB為零
因此,A、B空載時輸出電壓范圍為0~11 V.
(3)A、B兩端接某一負載電阻后,滑動變阻器滑片移至上端時,干路電流最大.
此時I=$\frac{E}{{\frac{{{R_0}{R_x}}}{{{R_0}+{R_x}}}+r}}$
為了使電源不過載,應保證I≤2 A
代入數(shù)據(jù)得Rx≥4.9Ω
即所接負載電阻最小值為4.9Ω.
答:(1)電源電動勢E是12V,內(nèi)阻r是2Ω;
(2)A、B空載時輸出電壓的范圍是0~11 V;
(3)所接負載電阻最小值為4.9Ω.

點評 本題關鍵要理解圖象的物理意義,抓住R→∞時U=E,求得電動勢,根據(jù)串聯(lián)的分壓特點求出電壓的輸出范圍.

練習冊系列答案
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4.有一直流電動機的內(nèi)阻為4.4Ω,它和一盞標有“110V,60W”的燈泡串聯(lián)后接在220V的電路兩端,燈泡正常發(fā)光,則( 。
A.電動機的輸入功率為60WB.電動機的發(fā)熱功率為60W
C.電動機的輸出功率為60WD.電路的總功率為120W

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5.佛山三中周一都會舉行升旗儀式,2015屆考入湖南大學的萬偉杰同學就是三中的一位優(yōu)秀升旗手,已知國歌從響起到結束的時間是48s,旗桿高度是19m,紅旗從離地面1m處開始升起.升旗手從國歌響起時開始升旗,若升旗時紅旗先向上做勻加速運動,時間持續(xù)為4s,然后做勻速運動,最后紅旗做勻減速運動,減速時加速度大小是加速時加速度大小的2倍,國歌結束時紅旗恰好停在旗桿頂端.
試求:(1)升旗時紅旗的位移S和勻速運動的時間t3
(2)紅旗勻速運動的速度大小v.
(3)使紅旗向上做勻加速運動時加速度的大小a.

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2.有一根細而均勻的中空柱狀導電材料樣品如圖a所示,截面為同心圓環(huán)如圖b所示,在樣品兩端面上有焊接良好的引出導線.樣品長約5cm,教師用多用電表的歐姆擋預測電阻時,選擇開關置于“×10”倍率擋,其示數(shù)如圖c所示,已知這種材料的電阻率為ρ,因該樣品的內(nèi)徑太小,無法直接用長度測量工具測量.現(xiàn)提供下列實驗器材:
A.20等分刻度的游標卡尺
B.螺旋測微器
C.電流表A1(量程為50mA,內(nèi)阻r1=100Ω)
D.電流表A2(量程為3A,內(nèi)阻r2約為0.1Ω)
E.電壓表V1(量程為3V,內(nèi)阻r3約為10KΩ)
F.電壓表V2(量程為15V,內(nèi)阻r4約為90KΩ
G.滑動變阻器R(0~10Ω,額定電流2A)
H.直流電源E(電動勢12V,內(nèi)阻r約1Ω)
I.導電材料樣品Rx(長約5cm,電阻約為圖c測量值)
J.開關一只,導線若干.

不使用多用電表讀數(shù)情況下,請根據(jù)上述實驗器材設計一個盡可能精確的測量該樣品內(nèi)徑d的實驗方案,并回答問題:
①教師用多用電表預測的電阻值如圖c所示,約為180Ω
②用游標卡尺測得該樣品的長度如圖d所示,其示數(shù)L=50.35mm;用螺旋測微器測得該樣品的外徑如圖e所示,其示數(shù)D=3.206mm.
③請選擇合適的儀器:電流表選A1電壓表應選V2(填所選器材前標號).
④在虛框內(nèi)畫出實驗電路圖.
⑤用ρ、L、D和測得量的符號來表示樣品的內(nèi)徑d=$\sqrt{{D}^{2}-\frac{4ρIL}{πU}}$,I為電流表讀數(shù)、U為伏特表讀數(shù).

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9.一臺直流電動機的電阻為R,額定電壓為U,額定電流為I,當其正常工作時,下述正確的是( 。
A.電動機所消耗的電功率IUB.t秒內(nèi)所產(chǎn)生的電熱為IUt
C.t秒內(nèi)所產(chǎn)生的電熱為I2RtD.t秒內(nèi)所產(chǎn)生的機械能為IUt

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19.質(zhì)量為m的物體始終靜止在傾角α的斜面上,將斜面沿水平面上勻速向右移動距離L.如果斜面作用于m的彈力和摩擦力對m做功的大小分別為Wl和W2,則( 。
A.W1=0、W2=OB.W1=mgLsin2α、W2=mgLcos2α
C.Wl=mgLcos2α、W2=mgLsinαcosαD.Wl=mgLsinαcosα、W2=mgLsinαcosα

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6.關于平拋運動,下面說法正確的是( 。
A.平拋運動的水平射程只決定于初始位置的高低,而與拋出的速度無關
B.一定是加速度 a=g 的勻變速曲線運動
C.平拋運動可以分解為水平方向的勻速運動和豎直方向的自由落體運動
D.平拋運動的落地時間與初速度的大小無關,而落地時的水平位移與拋出點的高度有關
E.平拋運動的加速度方向始終與速度方向垂直
F.平拋運動的速度大小可以用v=v0+at代入vo、g、t數(shù)值計算

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13.用接在50Hz 交流電源上的打點計時器,測定小車速度,某次實驗中得到一條紙帶,如下圖所示,從比較清晰的點起,每五個打印點取一個計數(shù)點,分別得到了O、A、B、C、D等幾個計數(shù)點,則相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s.用刻度尺量得OA=1.50cm,AB=1.90cm,BC=2.30cm,CD=2.70cm.由此可知,打C點時小車的速度大小為0.25m/s,小車運動的加速度大小為0.40m/s2

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14.用電流表和電壓表測定三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約為4.5V,內(nèi)電阻小于1Ω)的電動勢和內(nèi)電阻,除了待測電池組,開關,導線外,還有下列器材供選用;
A電流表:量程0.6A,內(nèi)電阻約為1Ω
B電流表:量程3A,內(nèi)電阻約為0.2Ω
C電壓表:量程3V,內(nèi)電阻約為30kΩ
D電壓表:量程6V,內(nèi)電阻約為60kΩ
E滑動變阻器:0-1000Ω
F滑動變阻器:0-40Ω
①為了使測量結果盡量準確,電流表應選用A,電壓表選用D,滑動變阻器選用F(均填儀器前的字母代號)
②為了使測量誤差盡量小,完成實物圖連接.

③實驗中測量出如下6組數(shù)據(jù),根據(jù)表格數(shù)據(jù)在U-I圖中描點、連線
組別123456
U(V)4.354.304.254.204.154.10
I(A)0.110.210.300.390.510.60
④從圖象中可知電動勢E=4.40V,內(nèi)電阻r=0.50Ω(結果均保留到小數(shù)點后兩位)

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