10.电压表的表内电阻为5 kΩ,当选择测量范围为0~15 V时,它允许通过的最大电流为多大?如果某次测量时通过此电压表的电流是2 mA,此时电压表示数为多大?
答案
10.3 mA 10 V
解析
【分析】
本题考查欧姆定律的应用,电压表可视为一个定值电阻(内阻)。解题思路:①求允许通过的最大电流时,利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,代入量程的最大电压和电压表内阻计算;②求电流为2mA时的电压,仍用欧姆定律$U=IR$,计算时需注意单位换算(kΩ转Ω、mA转A)。
【解析】
已知电压表内阻$R=5\ \mathrm{k}\Omega=5000\ \Omega$,量程最大电压$U_1=15\ \mathrm{V}$,测量电流$I_2=2\ \mathrm{mA}=0.002\ \mathrm{A}$。
1. 求允许通过的最大电流:根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,最大电流$I_{\mathrm{max}}=\frac{U_1}{R}=\frac{15\ \mathrm{V}}{5000\ \Omega}=0.003\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{mA}$。
2. 求电流为2mA时的电压:根据欧姆定律$U=IR$,此时电压$U_2=I_2R=0.002\ \mathrm{A}×5000\ \Omega=10\ \mathrm{V}$。
【答案】
3 mA 10 V
【知识点】
欧姆定律的应用、电压电流电阻的关系
【点评】
本题是电学基础题,核心是将电压表内阻视为定值电阻,灵活运用欧姆定律公式,需注意单位换算,适合巩固欧姆定律的基本应用。
【难度系数】
0.8
本题考查欧姆定律的应用,电压表可视为一个定值电阻(内阻)。解题思路:①求允许通过的最大电流时,利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,代入量程的最大电压和电压表内阻计算;②求电流为2mA时的电压,仍用欧姆定律$U=IR$,计算时需注意单位换算(kΩ转Ω、mA转A)。
【解析】
已知电压表内阻$R=5\ \mathrm{k}\Omega=5000\ \Omega$,量程最大电压$U_1=15\ \mathrm{V}$,测量电流$I_2=2\ \mathrm{mA}=0.002\ \mathrm{A}$。
1. 求允许通过的最大电流:根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,最大电流$I_{\mathrm{max}}=\frac{U_1}{R}=\frac{15\ \mathrm{V}}{5000\ \Omega}=0.003\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{mA}$。
2. 求电流为2mA时的电压:根据欧姆定律$U=IR$,此时电压$U_2=I_2R=0.002\ \mathrm{A}×5000\ \Omega=10\ \mathrm{V}$。
【答案】
3 mA 10 V
【知识点】
欧姆定律的应用、电压电流电阻的关系
【点评】
本题是电学基础题,核心是将电压表内阻视为定值电阻,灵活运用欧姆定律公式,需注意单位换算,适合巩固欧姆定律的基本应用。
【难度系数】
0.8
11.甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,输电线的线芯用铜导线,是为了减小导线的

电阻
。已知每条输电线每千米的电阻为0.2 Ω,现输电线在某处发生了短路,为了确定短路的位置,检修员在甲地将电流表接入如图所示的电路中,电压表应接在A、B
(选填“A、B”或“C、D”)两点之间,若电压表和电流表的示数分别为4 V和0.5 A,则短路的位置距离甲地20
km。答案
11.电阻 A、B 20
解析
【分析】
首先,铜的电阻率较小,输电线用铜导线是为了减小导线的电阻;要确定短路位置,需测量短路处输电线的电阻,因此电压表应接在A、B两点,电流表测电路电流,利用欧姆定律计算短路处输电线的总电阻,再结合每千米输电线的电阻算出总长度,最终得到短路位置到甲地的距离。
【解析】
1. 输电线用铜导线,是因为铜的电阻率小,根据电阻定律,在长度、横截面积相同的情况下,电阻率越小,导线电阻越小,所以目的是减小导线的电阻。
2. 要测量短路部分输电线的电压和电流,电压表需接在A、B两点,电流表测通过短路输电线的电流,这样可计算短路处输电线的电阻。
3. 根据欧姆定律 $ R = \frac{U}{I} $,代入已知的电压$ U=4\ \mathrm{V} $、电流$ I=0.5\ \mathrm{A} $,得短路处输电线的总电阻:$ R = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 8\ \Omega $。
4. 已知每条输电线每千米电阻为0.2Ω,短路处的总电阻对应两条输电线(甲地到短路处再返回甲地)的总长度,总长度为 $ \frac{8\ \Omega}{0.2\ \Omega/\mathrm{km}} = 40\ \mathrm{km} $,因此短路位置距离甲地的距离为总长度的一半,即 $ \frac{40\ \mathrm{km}}{2} = 20\ \mathrm{km} $。
【答案】
电阻;A、B;20
【知识点】
电阻的影响因素;欧姆定律;电路分析
【点评】
本题结合输电线短路的实际问题,考查电学知识的应用,需要学生理解短路时的电路结构,灵活运用欧姆定律计算,是一道联系生活的典型电学应用题。
【难度系数】
0.6
首先,铜的电阻率较小,输电线用铜导线是为了减小导线的电阻;要确定短路位置,需测量短路处输电线的电阻,因此电压表应接在A、B两点,电流表测电路电流,利用欧姆定律计算短路处输电线的总电阻,再结合每千米输电线的电阻算出总长度,最终得到短路位置到甲地的距离。
【解析】
1. 输电线用铜导线,是因为铜的电阻率小,根据电阻定律,在长度、横截面积相同的情况下,电阻率越小,导线电阻越小,所以目的是减小导线的电阻。
2. 要测量短路部分输电线的电压和电流,电压表需接在A、B两点,电流表测通过短路输电线的电流,这样可计算短路处输电线的电阻。
3. 根据欧姆定律 $ R = \frac{U}{I} $,代入已知的电压$ U=4\ \mathrm{V} $、电流$ I=0.5\ \mathrm{A} $,得短路处输电线的总电阻:$ R = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 8\ \Omega $。
4. 已知每条输电线每千米电阻为0.2Ω,短路处的总电阻对应两条输电线(甲地到短路处再返回甲地)的总长度,总长度为 $ \frac{8\ \Omega}{0.2\ \Omega/\mathrm{km}} = 40\ \mathrm{km} $,因此短路位置距离甲地的距离为总长度的一半,即 $ \frac{40\ \mathrm{km}}{2} = 20\ \mathrm{km} $。
【答案】
电阻;A、B;20
【知识点】
电阻的影响因素;欧姆定律;电路分析
【点评】
本题结合输电线短路的实际问题,考查电学知识的应用,需要学生理解短路时的电路结构,灵活运用欧姆定律计算,是一道联系生活的典型电学应用题。
【难度系数】
0.6
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