例1.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线有n个自由电子,电子电量为e,此时电子的定向转动速度为υ,在△t时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为(   )

A.nυS△t    B.nυ△t   C.I△t/e   D.I△t/(Se)

   分析:根据电流强度的定义分析解答。

解答:从导体导电的微观角度来说,在△t 时间

内能通过某一横截面AA/的自由电子必须处于以

AA/为横截面,长度为υ△t的圆柱体内,如图-9

所示,由于自由电子可以认为是均匀分布,故此圆柱

体内的电子数目为nυS△t。而从电流的定义来说,

I=q/t,故在△t 时间内通过某一横截面的电量为I△t,

通过横截面的自由电子数目为I△t/e,故正确答案为A、C。         图-9

例2.如图-10所示,有四盏电灯连接在电路中,L1和L2都标有“220V 100W”字样,L3和L4都标有“220V 40W”字样,把电路接通后,最暗的是(   )

A.L1    B.L2    C.L3   D.L4

分析:必须熟悉串、并联电路的电功率分配规律。

解答:由题意可判断,R1=R2<R3=R4,且R4>R1>R23.由串联电路的功率分配可知,P4>P1>(P2+P3),而P2与P3的大小 由并联电路的功率分配可知P2>P3,故四盏电灯消耗的实际功率的大小关系为P4>P1>P2>P3,正确的答案为C。

 

       图-10                 图-11

例3.如图-11扭不,若将滑动变阻器的滑片向下滑动时,各电表示数将如何变化?

分析:部分电路的变化对全电路的影响,通常的分析思路是:变化部分→全电路→不变部分→变化部分。

解答:当滑动变阻器骨片向下滑动时,R3↑→R↑→I1=/(R+r)↓→U=-I1r↑.而I1↓→U1=I1R1↓→U2=U-U1↑→I2=U2/R2↑→I3=I1-I2↑.故A1的示数减小,V的示数增大,V1的示数减小,V2的示数增大,A2的示数增大,A3的示数减小。

例4.在图-12中,=10V,C1=C2=30μF,

R1=4.0Ω,R2=6.0Ω,电池内阻忽略不计,先闭合

开关S,待电路稳定后,再将开关断开,则断开S

后流过R1的电量为多大?

分析:含电容的电路分析关键在于搞清电压

解答:S闭合时,外电路R1与R2串联,电流

I=/(R1+R2)=10/(4+6)A\1A,此时UC2=0,Uc1=IR2=1×6V=6V。    

S断开后,外电路也被断开,UC1/=UC2/==10V,电容容电压均增大,表时在S断开后的瞬间,电流通过R1给C1、C2充电。

故△Q1=Q1/+Q2/―Q1=C1(UC1/―UC1)+C2UC2/

=30×10-6(10―6)C+30×10-6×10C= 4.2×10-4C.

例5.如图-13所示,电流表读数为0.75A,电压表读数为2V,R3= 4Ω,若某一电阻发生断路,则两电表的读数分别变为0.8A和3.2V.

(1)是哪个电阻发生断路?

(2)电池的电动势和内电阻分别为多大?

分析:在分析断路的电阻时,要应用“假设法”,在计算电池电动势和内电阻时,要注意到某电阻断路前后对电路连接关系影响。

解答:(1)假设R1发生断路,那么电流表读数应变为零而不应该为0.8A;假设R3发生断路,那么电压表读数应变为零而不应该为3.2V。所以,发生断路的是R2。

(2)R2断路前,R2与R3串联、然后与R1并联;R2断路后,电池只对R1供电,于是有

×4+2=0.75R1

3.2=0.8R1

由此即可解得

R­1= 4Ω   R2=8Ω

再根据闭合电路的欧姆定律,得

·=0.75

=0.8

可能出

E= 4V,  r=1Ω

3.闭合电路中各物理量随外电阻R的变化特征

在如图-1所示的闭合电路中,各物理量将随着外电阻电阻R的变化而变化。搞清外电阻R的变化对各物理量产生的影响,对求解闭合电路会有很大的帮助。

(1)电源的电动势和内电阻r随外电阻R的变化关系。

对于给定的电源,其电动势和内阻r恒定,而与R无关,即  =恒量,r=恒量。

在“-R”和“r-R”坐标平面内,其关系曲线均为平行于R轴的直线,如图-2(a)、(b)所示。

 

      图-1             图-2

  (2)干路电流强度I随电阻R的变化关系。

  对如图-1所示的闭合电路,干路电流强度I可由闭合电路的欧姆定律给出,为

         I=/(r+R)

随着外电阻R的增大,I将单调减小,在“I-R”坐标平面内,其关系曲线为:以I=0和R=-r为渐近线的双曲线的一支的一部分,如图18-3所示。

 

        图-3               图-4

  (3)内电路电压U/和外电路电压U随外电阻R的变化关系。

  对如图-1所示的闭合电路,内电路电压U/和外电路电压U可上欧姆定律分别求得,为

          U/=r/(r+R)

          U=R/(r+R)

随着外电阻R的增大,U/将单调减小而U减将单调增大,

在“U-R”曲线则为:以U=和R=-r为渐近线的双

曲线的一支的一部分,如图-4所示。

  (4)总功率P、内功率P内、外功率P外随外电阻R        图-5

的变化关系。

  对如图18-1的示的闭合电路,P、P内、P外分别可由相应规律表示为

P=2/(r+R)

P内=2r/(r+R)2

P外== 。

随着外电阻R的增大,P或P内均将单调减小,而P外则

呈非单调变化,在R=r处取得极大值P外m=2/(4r),在

“P-R”坐标平面内,相应的变化曲线如图-5所示。

  (5)电源的效率η随外电阻R的变化关系。

  对如图18-5所示的闭合电路,电源的效率η可表示为      图-6

     η=P外/P=R/(r+R)

随着外电阻R的增大,η将单调增大,在“η-R”坐标平面内,其关系曲线为:以η=1和R=-r为渐近线的双曲线的一支的一部分,如图-6所示。

 0  298895  298903  298909  298913  298919  298921  298925  298931  298933  298939  298945  298949  298951  298955  298961  298963  298969  298973  298975  298979  298981  298985  298987  298989  298990  298991  298993  298994  298995  298997  298999  299003  299005  299009  299011  299015  299021  299023  299029  299033  299035  299039  299045  299051  299053  299059  299063  299065  299071  299075  299081  299089  447090 

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