四、计算题:本题包括4个小题,共38分。要求写出必要的文字说明,方程式或重要的演算步骤,只写出最后答案的,不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
16.(8分)如图所示,灯L上标有200W字样,电动机D上标有2000W字样,当在A、B两端加上220V电压时,灯和电动机均正常工作,求:电灯正常工作时的电阻。
17.(10分)如图所示的电路中已知电源电动势E=36V,内电阻r=2,R1=20,每盏灯额定功率都是2W,额定电压也相同。当K闭合将电阻箱R2调到R2=14时,两灯都正常发光;当K断开后为使L2仍正常发光,求R2应调到何值?
18.(10分)有一用电器的铭牌上标明额定电压为100V,额定功率因字迹不清而无法辨认,但该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置。现将该用电器与一阻值为(0~100)的滑动变阻器连接后,接在输出电压的220V的电源两端。
(1)为使用电器安全正常工作,为什么只能将滑动变阻器连接成分压器?说明理由并画出电路图。
(2)在正确连接的电路图中,当用电器正常工作时通过电源的电流强度为2.4A,求用电器消耗的电功率。
19.(10分)为了检查双线电缆CE、FD中的一根导线由于绝缘皮损坏而通地的某处,可以使用如图所示电路。用导线将AC、BD、EF连接,AB为一粗细均匀的长LAB=100厘米的电阻丝,接触器H可以在AB上滑动。当K1闭合,移动接触器,如果当接触器H和B端距离L1=41厘米时,电流表G中没有电流通过。试求电缆损坏处离检查地点的距离(即图中DP的长度X)。其中电缆CE=DF=L=7.8千米,AC、BD和EF段的电阻略去不计。
参考答案及评分标准:
1. BCD 2. C D 3. A 4. B 5. C 6. B 7. D 8. C 9.B 10. C
11. 1:4 12. B、D
13. 75W 增强冰箱保温层的保温效果、减少开冰箱门的频率 (可以不分先后)
14. (1)对应__丁__,(2)对应_乙___,(3)对应_甲___,(4)对应__丙___.
15.①如图所示 ②A ③如图所示。
解析:连接分压电路时,要先将滑动变阻器的下面两个接线柱与电源、开关连成闭合回路,且分压电路开关S闭合之前滑动变阻器的滑片应该置于测量电路电压为零的一端。
16.解析:由于电灯是纯电阻用电器,正常工作时P=UI=I2R(2分)
整个电器的功率PAB=PL+PD=2200W(2分)
而VAB=220V I总=10A(2分)
根据P=I2R 得RL=2(2分)
17.解析:设灯泡的额定电压为U,额定电流为I。
则当K闭合时,根据全电路的欧姆定律可得:
E=U+2I(R1+r+R2) ( 3分)
当K断开后,要灯泡仍正常发光,必有:
E=U+I(R1+r+R/2) (3分)
由以上二式联立可得:(R1+r+R/2)=2(R1+r+R2) ( 2 分)
求得R2=50. ( 2分)
18.解析:(1)若将滑动变阻器接成限流器,则无法判断当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,用电器两端的电压是否小于等于100V。因此必须将滑动变阻器接成分压器使用。(2分)电路图如图所示。(3分)
(2)设滑动变阻器的总电阻为R,其与用电器并联的部分的电阻为Rx,
则有I0=(U-U0)/(R-Rx)=(220-100)/(100-Rx)=2.4A (1分)
解得 Rx=50 (1分)
通过Rx的电流I1=U0/Rx=2A (1分)
通过用电器的电流I2=I0-I1=0.4A (1分)
用电器的功率P2=I2U0=40W (1分)
19.解析:等效电路图如图所示:
电流表示数为零,则点H和点P的电势相等。
,(3分)
由 得, ,(2分)
则 ,(2分)
又 ,(2分)
由以上各式得:X=6.396km. (1分)