小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘。为此他购置了微型电动机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材,对原有的窗帘盒进行改造。
1.如图22甲所示,小明在窗帘盒(上方的双虚线框)内安装了电动装置,电动装置通过拉绳拉着窗帘一起运动。改变通过微型电动机的电流方向,就可改变其转轴转动的方向,从而将窗帘打开或关闭。利用双刀双掷开关,可以实现电源对电动机供电电流方向的改变。请你在图22甲右侧的虚线框内,完成电源、双刀双掷开关和接线柱间的电路连接。
2.电动机的转速一般很高,需要安装减速装置,如图22乙所示。请说明减速装置的减速原理。
3.下表是所使用的微型电动机的部分数据。表格中,额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下工作时的输出功率”,堵转电流是“在额定电压下,让电动机的转轴固定不动时的电流”。
请根据表中的有关数据计算:
(1)以额定功率运行时,该电动机的效率为多少?
(2)电动机的额外功率主要由热损耗和机械损耗造成,请分别求出以额定功率运行时,该电动机的热损耗功率和机械损耗功率?
(3)在图22甲中,减速装置、飞轮、皮带、滑轮、拉绳共同构成了传动装置。已知每半边的窗帘滑轨长度为1.5m,要求自动窗帘能够在6s内从完全关闭到完全打开。
拉动半边窗帘时,挂钩和滑轨间的平均摩擦力为2N。则安装电动窗帘时,对传动装置的机械效率有何要求?
在如图所示的电路中,电源电压为8V,滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V。求(注:求解时画出相应的等效电路图):
(1)只闭合开关S1时,电流表示数为0.2A。则R1为多少?
(2)只闭合开关S2时,电压表示数为3.8V,此时小灯泡L正常发光。则小灯泡L的额定功率PL额为多少?
(3)开关S1、S2、S3都闭合时,为保证各电路元件安全使用,则滑动变阻器R2的可调范围和电流表相应的变化范围分别是多少?
如图是一种测电阻值大小的“欧姆表”的内部电路图,电源电压为1.5V,定值电阻为R0=15W,A、B是两个测电阻的接线柱。当将A、B直接相接,表示被测电阻值为0,此时电路中的电流计正好达到最大值I。若测某一电阻时,可将A、B分别接在待测电阻的两端,读出电流计的电流值I′,由于电流值与电阻值有一一对应的关系,只要将电流计表盘上的电流值换成对应的电阻值,便成了“欧姆表”的表盘。当接入一电阻值为15W的电阻时,求:
(1)此时的电流值,并在表盘上画出它的大致位置;
(2)试用公式推导分析该表盘电阻值由小到大的方向;
在图中所示的电路中,电源电压为18伏,定值电阻R1的阻值为12欧,闭合电键S,电流表的示数为0.5安。电流表、电压表的表盘如图22(a)、(b)所示。求:
① 电阻R1两端的电压; ② 电阻R2消耗的电功率;
③ 现有两个滑动变阻器,A:“50欧 2安”和 B:“150欧 1安”,请选择其中一个替换定值电阻R1或R2。 要求:选择适当的量程,闭合电键后,移动变阻器的滑片,在保证各元件都能正常工作的情况下,使电流表和电压表V1都能达到各自的最大值,且使电压表V2的变化量最大。
第一,为满足上述要求,应选用滑动变阻器__________(选填“A”或“B”)替换定值电阻___________________(选填“R1”或“R2”)。
第二,算出电路中电压表V2的最大变化量 △U2。
小阳利用磁敏电阻为他的自行车设计了一个速度计,磁铁固定在自行车的辐条上,磁敏电阻固定在自行车的后车架上,安装示意图如图甲,工作电路如图乙,已知电源电压为6V恒定不变.当磁铁与磁敏电阻Rs靠得最近时阻值为200Ω,磁铁与磁敏电阻Rs离得最远时阻值为400Ω,靠近或远离时的实际电阻在这两者之间变化;当R0两端电压不低于4.5V时电子计数器就能有效计数,低于4.5V就不能产生计数,车轮每转动一圈就计数一次.
(1)为保证电子计数器有效工作,求出电阻R0最小阻值.
(2)某次行驶中,小明发现5分钟恰好完整计数了300次,车轮的周长为3m,求出这段时间内自行车行驶的平均速度。
下图甲为某电热水器的原理图(其铭牌如下表),其中低压控制电路中的电磁铁线圈电阻不计,R为热敏电阻,电源电压U1恒为6V.热敏电阻R和高压工作电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中.已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V.当电磁铁线圈中的电流I<10mA时,继电器上方触点和触点c接通;当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点和触点a、b接通.
储水箱额定水量 |
55kg |
额定电压 |
220V |
加热功率 |
2200W |
(1)当衔铁位于图甲所示位置时,高压工作电路中的总电阻为 Ω,此时电路处于 (选填“加热”或“保温”)状态.
(2)当电热水器在加热状态下正常工作时,给满水箱中的水加热,使其从25℃升高到45℃,需用时50min.求此加热过程中:
①水吸收的热量;
②电热水器的加热效率.【水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)】
(3)热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,其热敏电阻R随温度变化的规律如图乙.为保护热敏电阻R使低压控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?
如图所示,滑动变阻器 的最大阻值为 ,将其滑片移到 端,闭合开关 ,电流表的示数为 ,小灯泡的实际功率为 ,闭合开关 ,将滑动变阻器滑片移到 端,小灯泡恰能正常发光。不考虑灯丝电阻的变化,电源电压恒定,求:
(1)小灯泡的阻值和电源电压;
(2)小灯泡的额定功率;
(3)滑动变阻器 的最大功率。
传感器可以把力学物理量转化成电学信号,然后通过相互之间的函数关系,直接引用力的大小。测量压力大小的压力传感器,工作原理如图所示,其中 、 均为绝缘材料, 、 间有可收缩的导线(电阻大小不计),弹簧上端和滑动变阻器 的滑片 固定在一起,电源电压恒为 ,已知压力 的大小与 的阻值大小成正比例关系。闭合开关 ,压力 时,滑片 在最上端;压力 时,电流表示数为 ,电压示数为 ,当滑片 滑至最下端时,电压表示数为 .求:
(1)定值电阻 的大小;压力 与 阻值之比 ;
(2)当滑片 滑至最下端时,压力 的大小;
(3)压力 的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。
为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有:待测电阻R x、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)小组设计了一个记录与处理数据的表格,请将如表中①②处的内容填写完整。
实验次数 |
① |
② |
电阻R/Ω |
1 |
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2 |
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|
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3 |
|
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(3)某次测量时,电压表示数为2.5V,电流表指针位置如图乙所示,则电流表示数为 A,本次测得R x的阻值为 Ω。
(4)本实验进行了多次测量,其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是 (填字母代号)。
A.用刻度尺测量铅笔的长度
B.测量小灯泡的电阻
C.测量小灯泡的电功率
(5)他们又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、阻值已知为R 0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了R x的阻值,请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S 1,断开S 2,读出电压表的示数U 1;
② ,读出电压表的示数U 2;
③待测电阻的阻值R x= (用已知量和测得量的字母表示)
小明利用图1所示的电路来探究串联电路的部分特点,已知R 1=2Ω、R 2=4Ω、R 3=5Ω、R 4=10Ω,电源电压可调。
(1)请根据图1所示电路图用笔画线代替导线将图2所示实物图补充完整。(此时电源电压为3V)
(2)电路连接完成后,闭合开关S,发现电压表、电流表均无示数;小明又将电压表并联在R 2两端,闭合开关S,发现电压表有示数、电流表无示数。则电路中一定存在的故障是 (选填字母)。
A.R 1处短路
B.R 2处断路
C.电流表处短路
(3)排除故障后,继续实验,实验中,小明调节了电源电压,换用了规格不同的电阻,分别将电压表并联在AB、BC和AC两端,收集的数据如表。
|
I/A |
U AB/V |
U BC/V |
U AC/V |
|
1 |
R 1与R 2串联 |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
2 |
R 2与R 3串联 |
0.2 |
0.8 |
1 |
1.8 |
3 |
R 3与R 4串联 |
0.3 |
1.5 |
3 |
4.5 |
4 |
R 1与R 4串联 |
|
1 |
5 |
6 |
①表格中第4次实验空格处的数据为 。
②探究串联电路中电压的关系时,分析表中数据可得其规律是 。
③探究串联电路中电阻的关系时,分析表中数据可得其规律是 。
④探究串联电路中电压与电阻关系时,分析表中数据可得其关系是 。
【拓展】完成实验后,小红连接了如图3所示电路,已知R x>R 1。调整电源电压,将电压表分别并联在AB、BC和AC两端,电压表指针三次偏转中,其中一次满偏,一次偏转的角度为满偏的三分之二。则所有符合上述情况的R x的最大值与最小值之比是 。
图甲是办公室和教室常用的立式饮水机,图乙为饮水机的铭牌参数,图丙为饮水机内部简化电路图。 是温控开关, 是调节电阻,其阻值为 , 是供热电阻。
型号 |
|
额定电压 |
|
加热功率 |
|
水箱容积 |
|
频率 |
|
(1)当开关 时(选填“断开”或“闭合”),饮水机处于加热状态。
(2)现将装满水箱的水烧开,水吸收的热量是多少? 水的初温为 ,在1标准大气压下, ,
(3)当饮水机处于保温状态时,供热电阻的功率是多少?
如图所示,电源电压 保持不变,电流表的量程为 ,电压表的量程为 ,灯泡 标有“ ”字样,滑动变阻器 标有“ ”字样。闭合开关 ,调节滑动变阻器滑片 ,使灯泡正常工作,不考虑灯丝电阻的变化。求:
(1)灯泡正常工作时的电流和电阻;
(2)灯泡正常工作 所放出的热量;
(3)在保证电路安全的条件下,滑动变阻器连入电路的电阻变化范围。
在我们使用电器的时候,按一下遥控器的待机键,电器即进入等待开机的状态,即为待机模式。有的电器虽然没有待机按钮,可如果没有切断电源,也相当于处在待机状态。下表是常用家用电器在 电压下的工作功率和待机功率。
电器种类 |
空调 |
电视机 |
机顶盒 |
洗衣机 |
工作功率(瓦 |
2600 |
150 |
15.4 |
500 |
待机功率(瓦 |
1.1 |
0.2 |
15.2 |
0.03 |
请回答:
(1)在家庭电路中,机顶盒和电视机 (选填”串“或”并“ 联在火线和零线上。
(2)根据表中数据,电视机的工作电流为 安。(精确到0.01安)
(3)若机顶盒每天处于待机状态的时间为20小时,计算1个月(以30天计)机顶盒在待机状态下消耗的电能。
小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯,其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为"220V 44W"的灯泡L,天暗时灯自动发光,天亮时灯自动熄灭。控制电路中电源电压U恒为6V,定值电阻R 0为200Ω。在一定范围内,光敏电阻R的阻值与光照强度E(光照强度E的单位为lx,光越强光照强度越大)之间存在一定关系,部分数据如表所示。电磁铁的线圈电阻忽略不计,当天色渐暗,通过线圈的电流为0.02A时,恰好启动工作电路的照明系统。试问:
光照强度E/lx |
1.0 |
2.0 |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
光敏电阻R/Ω |
120 |
60 |
40 |
30 |
24 |
(1)随着光照强度减小,光敏电阻R的阻值 (选填"增大"或"减小"),电磁铁的磁性 (选填"增强"或"减弱"),当光照强度减小到一定值时,衔铁会被 (选填"吸下"或"释放"),照明系统启动。
(2)两盏灯均正常发光时,工作电路中的总电流是多少?
(3)照明系统恰好启动时,光敏电阻R的阻值为多少?此时光照强度为多少?
试题篮
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