题目内容

 如图2所示，电源电动势E=9.0V，内阻r=2.0Ω，电阻R1=1.0Ω，R2为可变电阻，其阻值范围0~10Ω，求：
（1）当R2为多大时，R1消耗的电功率最大；
（2）当R2为多大时，R2消耗的电功率最大，最大值Pmax是多少.


见解析


【试题分析】
不难看出当R2=0时，R1消耗的电功率最大.在R1较小的情况下，R1与r可视为“等效内阻”，即r′=R1+r=3.0Ω，欲使R2消耗的电功率最大，只要R2取值与“等效内阻”相同即可.
图2中虚线框的部分相当于电源部分，R2为外电路.断开外电路，用电压表测出A、B两端的电压，即为“等效电动势”.
故电路中，等效电动势近似等于电源电动势，即E′≈E，则最大输出功率为
练习册系列答案
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已知：
（1）某电动玩具小车在水平面上运动过程中所受的阻力大小与速率成正比；
（2）打开电动玩具小车电源则以额定功率运动．某同学为了测定其额定功率，首先用弹簧秤以2N的水平力，在水平面上拉动小车，小车的尾部粘有纸带，运动过程中打点计时器打出的纸带如图1所示．A、B、C、D…，每相邻两点之间的时间间隔为0.1秒，每两点之间的距离在图1上已标出．之后仍在小车尾部粘上纸带，再在该水平面上，打开小车的电源，打点计时器打出的纸带如图2所示．A，、B，、C，、D，…，每相邻两点之间的时间间隔仍为0.1秒，每两点之间的距离在图上已标出．

（1）小车所受的阻力大小与速率的比例系数为
0.5
0.5
N．s/m
（2）小车的额定功率为
4.5
4.5
w．
（1）某同学用游标为20分度的卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图所示．由图可读出D=
50.80
50.80
mm，d=
3.774
3.774
mm．
（2）用图甲所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验．
①对于实验的操作要求，下列说法正确的是
AD
AD

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来
②根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹．部分运动轨迹如图乙所示．图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g．可求出小球从P1运动到P2所用的时间为
2
l
g
2
l
g
，小球抛出后的水平速度为
3
gl
3
gl
．
⑤
（3）兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图1所示安装；
③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）．
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图2所示．请你分析纸带数据，回答下列问题（计算结果取三位有效数字）：
（1）该电动小车运动的最大速度为
1.50
1.50
m/s；
（2）该电动小车被关闭电源后加速度大小为
2.00
2.00
m/s2；
（3）该电动小车的额定功率为
1.20
1.20
W．
（2013?泸州一模）（1）估测手上抛石块所做的功
已知将一个物体竖直向上抛出，如果忽略空气阻力，物体向上运动到最高点的时间与从最高点落回到抛出点经历的时间相等．如果用手急速竖直向上抛出小石块时，估测手对石块所做的功．
a．需要的测量仪器是
天平
天平
和
秒表
秒表
．
b．需要测量的物理量是：
物体的质量m
物体的质量m
，
物体从抛出到落回抛出点的总时间t
物体从抛出到落回抛出点的总时间t
．
c．手对石块所做功的表达式为W=
1
8
m
g
2
 
t
2
 
1
8
m
g
2
 
t
2
 
．
（2）测某一小型电动机的内阻R
如图1所示，在铁架台上端固定一小型直流电动机，下端固定一打点计时器．电动机连接的电路如图2所示，已知电源电动势为E，内阻为r，保护电阻为R0，电动机上系一细绳，绳上连接一个物体，物体下栓一纸带，纸带通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，算出物体匀速运动的速度，g取10m/s2

①按图所示安装好实验装置，在实验过程中，打点计时器的两个限位孔要在竖直方向上．
②使用电火花打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图3所示，每个记数点间还有4个点未画出．则物体运动的速度v=
0.26
0.26
m/s．
③要测出小型电动机的内阻，还必须要测出
物体质量m
物体质量m
 和
电流表的示数I
电流表的示数I
．（请写出物理量和相应的字母）
④小型电动机的内阻R=
EI
-I
2
 
(r+
R
 
0
)-mgv
I
2
 
EI
-I
2
 
(r+
R
 
0
)-mgv
I
2
 
（用题中所给已知量和所测量的字母表示）．
（2011?潍坊一模）（1）兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.40kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按图1所示安装；
③接通打点计时器（其打点时间间隔为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）．°
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹记录了小车停止之前的运动情况，如图2所示．
请你分析纸带数据，回答下列问题：
①该电动小车运动的最大速度为
1.5
1.5
m/s；
②该电动小车关闭电源后的加速度大小为
2.0
2.0
m/s2；
③该电动小车的额定功率为
1.2
1.2
W．

（2）影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减少．某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．
①为完成实验，请连接如图的实物．
②实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示．根据表中数据，判断元件Z是金属材料还是半导体材料？答：
半导体
半导体
．
U/V 0 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60
I/A 0 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.80 3.20
③把元件Z接入如图所示的电路中，当电阻R的阻值为R1=2Ω时，电流表的读数为1.25A；当电阻R的阻值为R2=3.6Ω时，电流表的读数为0.80A．结合上表数据，求出电池的电动势为
4.6
4.6
V，内阻为
1.1
1.1
Ω．（不计电流表的内阻）

（3）某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系．可用的器材如下：电源（电动势3V，内阻1Ω）、电键、滑动变阻器（最大阻值20Ω）、电压表、电流表、小灯泡、导线若干．
①实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的U-I图象如图a所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而
增大
增大
（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②根据图a，在图b中把缺少的导线补全，连接成实验的电路（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）．
③若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是
0.030～0.034
0.030～0.034
W．（电压表和电流表均视为理想电表）
在学习过机车启动问题之后，某物理兴趣小组决定按照图1做一个实验，测定一电动遥控玩具车的功率，具体步骤如下：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图所示安装；
③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）．在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图2所示．
请你分析图2纸带数据，回答下列问题：（结果保留三位有效数字）
（1）该电动小车运动的最大速度为
 
m/s；
（2）关闭小车电源后，小车的加速度大小为
 
m/s2；
（3）小车所受的阻力大小为
 
N；
（4）该电动小车的额定功率为
 
W．
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