专题八 恒定电流
考点一 电路的基本概念和规律
1.(2013安徽理综,19,6分)用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为( )
是灵敏
的电流为零时,
A.R0 B.R0 C.R0 D.R0 答案 C
2.(2013浙江理综,25,22分)为了降低潜艇噪音,提高其前进速度,可用电磁推进器替代螺旋桨。潜艇下方有左、右两组推进器,每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成,其原理示意图如下。在直线通道内充满电阻率ρ=0.2 Ω·m的海水,通道中a×b×c=0.3 m×0.4 m×0.3 m的空间内,存在由超导线圈产生的匀强磁场,其磁感应强度B=6.4 T、方向垂直通道侧面向外。磁场区域上、下方各有a×b=0.3 m×0.4 m的金属板M、N,当其与推进器专用直流电源相连后,在两板之间的海水中产生了从N到M,大小恒为I=1.0×103 A的电
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流,设该电流只存在于磁场区域。不计电源内阻及导线电阻,海水密度ρm≈1.0×10 kg/m。
(1)求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小,并判断其方向;
(2)在不改变潜艇结构的前提下,简述潜艇如何转弯?如何“倒车”?
(3)当潜艇以恒定速度v0=30 m/s前进时,海水在出口处相对于推进器的速度v=34 m/s,思考专用直流电源所提供的电功率如何分配,求出相应功率的大小。 答案 (1)1.92×103 N,方向向右(或与海水出口方向相同)
(2)见解析
(3)①牵引功率6.9×105 W ②海水焦耳热功率6.0×106 W ③单位时间海水动能增加值4.6×104 W 解析 (1)将通电海水看成导线,所受磁场力
F=IBL
代入数据得:F=IBc=1.0×103×6.4×0.3 N=1.92×103 N
用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右(或与海水出口方向相同)
(2)考虑到潜艇下方有左、右2组推进器,可以开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器,实施转弯。
改变电流方向,或者磁场方向,可以改变海水所受磁场力的方向,根据牛顿第三定律,使潜艇“倒车”。
(3)电源提供的电功率中的第一部分:牵引功率 P1=F牵v0
根据牛顿第三定律:F牵=12IBL 当v0=30 m/s时,代入数据得:
P1=F牵v0=12×1.92×103×30 W=6.9×105 W 第二部分:海水的焦耳热功率 对单个直线推进器,根据电阻定律: R=ρ
代入数据得:R=ρ=0.2× Ω=0.5 Ω 由热功率公式,P=I2R
代入数据得:P单=I2R=5.0×105 W P2=12×5.0×105 W=6.0×106 W 第三部分:单位时间内海水动能的增加值 设Δt时间内喷出海水的质量为m
P3=12×
考虑到海水的初动能为零, ΔEk=Ek=m m=ρmbcv水对地Δt
P3=12×=12×ρmbc=4.6×104 W
考点二 闭合电路欧姆定律
3.(2013江苏单科,4,3分)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时( )
A.RM变大,且R越大,U增大越明显 B.RM变大,且R越小,U增大越明显 C.RM变小,且R越大,U增大越明显 D.RM变小,且R越小,U增大越明显 答案 C
4.(2013上海单科,24,10分)如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当电键S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势为 ;当S1、S2都断开时,电源的总功率为 。
答案 3 P0
考点三 电阻的测量 逻辑电路
5.(2013上海单科,12,3分)在车门报警电路中,两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上,只要有开关处于断开状态,报警灯就发光。能实现此功能的电路是( )
答案 D
