Concurso de energía eléctrica y ley de Ohm para estudiantes de segundo año de física (50 puntos sumados)

1. En el circuito que se muestra en la Figura 1, cuando la llave está cerrada, ambas bombillas no se encienden y las agujas del amperímetro y del voltímetro apenas se mueven. Cuando se comprueba que los terminales del circuito están en buen contacto con los cables, ahora se invierten las posiciones de la llave S y del amperímetro, al igual que las posiciones de las dos bombillas L1 y L2. Cuando volví a cerrar la llave, encontré que las dos bombillas todavía no se encendían, el puntero del amperímetro apenas se movía, pero el puntero del voltímetro se desvió significativamente. Con base en los fenómenos anteriores, intente analizar qué componentes del circuito pueden fallar.

2. Xiao Ming es un entusiasta de la fotografía. Quería usar baterías y bombillas de su automóvil para hacer una pequeña caja de exposición para revelar fotografías en blanco y negro. Según los requisitos, debe haber dos bombillas en la caja de exposición, una de las cuales está pintada de rojo, y dos interruptores fuera de la caja de exposición. Cuando S1 está cerrado, solo brilla la luz roja L1. En este momento, bajo iluminación de luz roja, se puede ajustar la posición de la película y el papel fotográfico. Cuando se apaga S2 después del ajuste, tanto L1 como L2 emiten luz normalmente, lo que hace que el papel fotográfico sea sensible a la luz. Para evitar que L2 emita luz debido a errores operativos antes de colocar el papel fotográfico, el diseño del circuito requiere que L2 no emita luz cuando S2 se enciende antes de apagar S1. Según los requisitos anteriores, dibuje el diagrama del circuito interno de la caja de exposición y conecte el diagrama físico que se muestra en la Figura 2 al circuito de trabajo correspondiente.

3. En la parte cerrada del circuito de control, se encuentran tres terminales A, B y C, una bombilla y un timbre eléctrico, como se muestra en la Figura 3. Al conectar A y C con cables, la luz no suena; al conectar A y B, la luz del timbre no se enciende; al conectar B y C, la luz no se enciende y el timbre no suena; Dibuje el diagrama del circuito de este componente basándose en la situación anterior.

4. Uno de los principios comunes del uso seguro de la electricidad es no acercarse a la electricidad de alto voltaje. Las aves paradas sobre cables de alto voltaje no sufrieron descargas eléctricas. >

Las garras de pájaro son muy buenas como aislante. Las patas de los pájaros están muy secas.

C. Hay material protector aislante en el cable d y el voltaje entre las patas del pájaro es muy bajo.

Xiao Ming quería hacer una lámpara de escritorio de juguete con una bombilla de 3,8 V. La fuente de alimentación era la fuente de alimentación de una pequeña grabadora, pero el voltaje de salida de esta fuente de alimentación era de 6 V, así que descubrió. un profesor de física. Después del experimento, el profesor de física le dijo a Xiao Ming que la resistencia de la bombilla era de aproximadamente 13 ohmios y le dio un cable de resistencia de 1 ohmio por centímetro para que pudiera encontrar una solución al problema. ¿Sabes cómo solucionar este problema?

6. Hay cuatro bombillas pequeñas A, B, C y D. Las especificaciones de A y B son las mismas, "6.0V, 0.3A" las especificaciones de C y D son las mismas; , ambos "6.0V0.18A". Para conectarlos a una batería con un voltaje de 12 voltios, Xiao Gang diseñó varios circuitos como se muestra en la Figura 4 basándose en las características de funcionamiento de los circuitos en serie y en paralelo, e intentó analizar cuál era el circuito ideal.

7. Como se muestra en la Figura 5, la Figura (A) es el diagrama físico de un interruptor bipolar unipolar y su símbolo es el que se muestra en la Figura (B). La figura (C) es un ejemplo de la función de control del interruptor unipolar de dos posiciones en el circuito. Cuando S toca "L", la bombilla L1 emite luz, y cuando S toca "2", la bombilla L2 emite luz.

Actualmente existen los siguientes equipos: una fuente de alimentación (la tensión bipolar se mantiene inalterada, pero se desconoce el valor eléctrico), una caja de resistencias (representada por R0), una resistencia a medir (representada por RX), un voltímetro (máximo El rango es mayor que el voltaje entre los dos polos de la fuente de alimentación), un interruptor unipolar de doble tiro y varios cables.

(1) Con base en el equipo proporcionado anteriormente, diseñe un diagrama de circuito estándar que pueda medir y calcular la resistencia Rx a medir (no se puede desmontar durante el experimento después de la conexión); p>(2) Escriba Describa los pasos de la medición y la cantidad física medida;

(3) Escriba la expresión para calcular Rx utilizando la cantidad física medida.

8. La familia de Xiao Ming compró una nueva manta eléctrica de 100 vatios. Quería usar voltamperometría para medir la resistencia de la manta eléctrica, por lo que conectó el circuito experimental como se muestra en la Figura 6. El voltaje de la fuente de alimentación es de 6 V, Rx es el valor de resistencia de la manta eléctrica y el valor de resistencia máxima del reóstato deslizante es de 20 ohmios. Sin embargo, Xiao Ming descubrió durante el experimento que no importa cómo se ajustaba la posición del contacto P del reóstato deslizante, la indicación del voltímetro apenas cambiaba y descubrió que el circuito estaba conectado correctamente en todas partes. ¿Podrías analizar las razones de este fenómeno? Si no se reemplaza el equipo experimental, ¿cómo se debe conectar el circuito para cambiar efectivamente el valor de voltaje en ambos extremos de la manta eléctrica durante el proceso de deslizamiento del contacto P?

9. La distancia entre A y B es L, durante la cual se tiende una línea telefónica formada por dos hilos. La resistencia por unidad de longitud de un solo cable es R (la unidad de R es ohmios/metro) y el terminal B está conectado a una resistencia de carga.

Si se conectan dos cables debido a daños en el aislamiento en el medio de la línea, para conocer la ubicación de la conexión, le proporcionaré una fuente de alimentación regulada por CC con un voltaje de U y un amperímetro con un rango adecuado. ¿Cómo encontrar la distancia desde el extremo dañado hasta A y la resistencia de contacto del extremo dañado?

10. Como se muestra en la Figura 7, hay dos resistencias en la caja eléctrica negra (que se muestra en la caja gruesa de la figura), una es una resistencia constante R0 de 8 ohmios y la otra es una resistencia desconocida Rx. Saque tres cables A, B y C de la caja y mida el valor de Rx usando el circuito como se muestra en la figura. Cuando se encienden los interruptores S y C, la indicación de corriente es 1 A y la indicación de voltaje es 8 V; cuando se encienden S y D, la lectura del amperímetro sigue siendo 1 A y la lectura de voltaje cambia a 10 V;

(1) Dibuje el diagrama de conexión de las dos resistencias y los tres cables en la caja negra.

(2) Encuentra la resistencia de Rx.

11, como se muestra en la Figura 8, es una caja sellada extraída de un instrumento electrónico. Se sabe que hay tres resistencias en la caja y que A, B, C y D son los cuatro cables. En la actualidad, se utilizan muchos instrumentos para medir. Se sabe que la resistencia RAC entre "AC" es de 20 ohmios, la resistencia RCD entre CD es de 50 ohmios y la resistencia Rad entre ad es de 30 ohmios. Si BD está conectado con un cable, la resistencia entre AD se mide como RAD = 20 ohmios. Dibuje un diagrama de las conexiones de resistencia en la caja y etiquete el valor de resistencia de cada resistencia en el diagrama.

12. Hay una pequeña cadena de luces de colores para el hogar, que consta de 24 bombillas pequeñas conectadas en serie a una fuente de alimentación de 220 voltios. Durante el uso, debido a que una bombilla pequeña se quemó, todas las bombillas pequeñas. Todas las bombillas estaban apagadas y, como estaban pintadas con luces de colores, no se podía saber cuál de los filamentos de las bombillas pequeñas estaba quemado. Ahora te doy un voltímetro, ¿cómo encuentras la falla? Si sólo tienes una bombilla pequeña de la misma especificación, ¿cómo encuentras la falla?

Circuito 9 mostrado en 13. Cuando el cabezal deslizante P del reóstato deslizante se mueve hacia la derecha, la indicación del voltímetro_ _ _ _ _ _la indicación del amperímetro_ _ _ _.

14. Para el circuito que se muestra en la Figura 10, el voltaje de la fuente de alimentación es constante, U=9 voltios, la resistencia total del reóstato deslizante R1 es de 10 ohmios y la resistencia fija R2 es de 20 ohmios. Cuando se mueve el control deslizante P del reóstato deslizante, el voltímetro puede obtener un rango de _ _ _ _voltios a _ _ _ _voltios. La relación entre la corriente máxima y la corriente mínima en una resistencia de valor fijo es _ _ _ _ _ _.

15, R1=40 ohmios, R2=60 ohmios, conecte una fuente de alimentación con voltaje U, luego la relación de corriente a través de R1 y R2 es _ _ _ _ R1, conecte un R2 en paralelo y luego conecte una resistencia en la serie R3, este circuito todavía está conectado a la fuente de alimentación con voltaje U

16. En el circuito que se muestra en la Figura 11, el voltaje de la fuente de alimentación permanece sin cambios cuando la resistencia R = 1 ohmio. , I 1:I2 = _ _ _ _ _ _ Cuando la resistencia R=3 ohmios, I1: I2 = _ _ _ _ _.

17. En el circuito que se muestra en la Figura 12, R1 = 20 ohmios, R2 = 18 ohmios y el voltaje de la fuente de alimentación U = 5 voltios permanece sin cambios. Para que el voltaje en R1 solo varíe arbitrariamente entre 0 y 2 voltios, el valor máximo de resistencia de R3 debe ser _ _ _ _ _ _.

18 Como se muestra en la Figura 13, el circuito Uab= 4,4 voltios permanece sin cambios, R1= R2= R3= R4=0,5 ohmios, RL1= RL2=2 ohmios, entonces el voltaje a través de la bombilla L1 es U1=_.

19. La longitud del cable de resistencia directa uniforme BD es L. Los dos extremos de BD están conectados a los dos polos de la fuente de alimentación. La corriente que pasa por el punto D es I. Doble hacia atrás el B. terminal en el punto A de modo que el punto B y el punto C estén soldados entre sí, como se muestra en la Figura 14. Conecte ambos extremos del AD a los polos de la fuente de alimentación (voltaje constante). AB es _ _ _ _ _ veces la longitud original L, por lo que la corriente que pasa por el punto D puede ser 1,5I.

20. La figura 15 muestra parte del circuito. Las resistencias R1 y R2 indican valores de 30 ohmios y 60 ohmios respectivamente, y la marca en R3 no está clara. Para identificar la resistencia de R3, se conectaron un amperímetro y un voltímetro entre A y C, y entre A y d. Las lecturas en los medidores fueron 50 miliamperios y 2,7 ​​voltios respectivamente. Por tanto, R3 = _ _ _ Ou.

21. En el circuito que se muestra en la Figura 16, se sabe que el voltaje de la fuente de alimentación conectada a ambos extremos de AB es de 7,5 voltios, R1=2 ohmios, R3=5 ohmios y la indicación del voltímetro. U1 es de 2,5 voltios. La indicación de U1 es de 4,0 voltios.

Entonces R2 debería ser igual a _ _ _ _ _ _ _ _, y R4 debería ser igual a _ _ _ _ _ _ _ _.

22. En el circuito que se muestra en la Figura 17, el voltaje entre AB permanece sin cambios, R1 = R2 = R3, cuando el interruptor S está abierto, el voltímetro indica U; cuando S está cerrado, el voltaje. el medidor lee _ _ _ _ _ _ _ u.

23. Como se muestra en la Figura 18, el voltaje de la fuente de alimentación es constante, r 1 = 10ω, R2 = 20ω, R3 = 30Ω. Cuando los interruptores S1 y S2 se abren y cierran al mismo tiempo, la relación de las indicaciones del amperímetro es 1: 2 y la resistencia de R es _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.

24. Como se muestra en la Figura 19, se sabe que hay un circuito compuesto por una fuente de alimentación con un voltaje de 5 voltios y una resistencia con la misma resistencia en la caja. Hay cuatro terminales en el exterior de la caja. Utilice un voltímetro para medir el voltaje, U12=5 voltios, U34=3 voltios, U13=2 voltios, U42=0 voltios. Dibuja el circuito.

25. En experimentos eléctricos, cuando se encuentra un circuito abierto, se suele utilizar un voltímetro para detectarlo. Un compañero de clase conectó el circuito como se muestra en la Figura 20 y la fuente de alimentación quedó intacta. Después de encender el interruptor, la luz se apaga y el amperímetro no tiene indicación. En este momento, el voltaje entre los puntos B y C y entre los puntos A y D medido con un voltímetro es cero, lo que indica que puede ser ().

Mal contacto del terminal de alimentación; b. Mal contacto de la pieza de contacto o terminal del interruptor de luz;

c. Mal contacto del terminal del amperímetro; la bombilla o un mal contacto.

26. Como se muestra en la Figura 21, el voltaje de la fuente de alimentación permanece sin cambios. Cuando el control deslizante P del reóstato deslizante se desliza hacia el terminal B, la siguiente afirmación es correcta ().

A A1 disminuye, A2 aumenta, V1 permanece sin cambios, V2 disminuye; B A1 aumenta, A2 disminuye, V1 disminuye, V2 permanece sin cambios

C A1 permanece sin cambios, A2 permanece sin cambios; , V1 permanece sin cambios y V2 aumenta; D A1 aumenta, A2 aumenta, V1 permanece sin cambios y V2 aumenta;

27? En los cuatro circuitos que se muestran en la Figura 22, si la lectura del voltímetro permanece sin cambios. Cuando el interruptor S está cerrado, ¿qué circuito tiene una lectura de amperímetro mayor?

28. Como se muestra en el circuito de la Figura 23, el voltaje de la fuente de alimentación permanece sin cambios. Después de cerrar el interruptor S, la relación de los amperímetros A1 y A2 es 8:5. Si la resistencia R3 está bien conectada entre el punto A y el punto B, después de cerrar el interruptor S, la relación de las indicaciones de los amperímetros A1 y A2 es 3:2. Compare los tamaños de R1 y R3:

a r 1 > R3; b r 1 < R3; c r 1 = R3;

29. En el circuito que se muestra en la Figura 24, L es un cable conectado en paralelo con R2. La correcta de las siguientes afirmaciones es ().

aLa corriente I que pasa por R1 y R2 es igual, I=U/(R1+ R2).

El voltaje en B r 1 u 1 = I r 1; +0; el voltaje en R2 U2 = I R2, la corriente en el conductor es cero

El voltaje en; c1 Para U1=U, el voltaje en R2 es cero;

La corriente en D es I1 r 1 = U/r 1, la corriente en el cable L es igual a I 1, y la corriente en R2 es cero;

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30 Para ajustar la corriente en el circuito del instrumento electrónico de precisión, se utilizan dos reóstatos deslizantes en la parte de ajuste, como se muestra en la Figura 25. Se sabe que estos dos varistores deslizantes están hechos de diferentes cables de resistencia enrollados en el mismo tubo de porcelana aislante. La resistencia total de RL es 200ω y la resistencia total de R2 es 5000ω. Inicialmente, ambos varistores tienen la resistencia máxima. El siguiente método puede hacer que el puntero del amperímetro apunte a la posición deseada de forma rápida y precisa ().

A. Primero ajuste Rl para que el puntero del amperímetro apunte a la posición deseada y luego ajuste R2.

b. Primero ajuste R2 para que el puntero del amperímetro apunte cerca de la posición deseada y luego ajuste Rl.

c. Ajuste Rl y R2 al mismo tiempo para que el puntero del amperímetro apunte a la posición deseada.

d. Ajuste Rl y R2 alternativa y repetidamente para que el puntero del amperímetro apunte a la posición deseada.

31. El método de sustitución equivalente es un método comúnmente utilizado en experimentos físicos. Por ejemplo, se utiliza una resistencia de 7ω para reemplazar la resistencia en serie de 2ω y 5ω en una rama. En otras condiciones, la corriente en la rama permanece sin cambios, lo que indica que una resistencia de 7ω es equivalente a una resistencia en serie de 2ω y 5ω.

Por lo tanto, se puede utilizar una resistencia de 7ω en lugar de las resistencias de las series 2ω y 5ω. En el experimento de medir una resistencia desconocida con el circuito que se muestra en la Figura 26, se utiliza el método de sustitución equivalente, donde Rx es la resistencia a medir (la resistencia es de unos pocos cientos de ohmios), R es el reóstato deslizante y R0 es la caja de resistencia (la resistencia máxima de la caja de resistencia mayor que RX).

(1) Complete los espacios en blanco en los siguientes pasos experimentales principales de acuerdo con el diagrama del circuito experimental.

① Conecte el circuito según el diagrama del circuito y ajuste la resistencia de la caja de resistencia R0 al máximo.

② Antes de cerrar el interruptor S1, el control deslizante P está ubicado en el extremo _ _ _ _ _ _ _ _ _. (Elija "A" o "B")

③Cierre el interruptor S1.

(4) Cierre el interruptor _ _ _ _ _ _ _ _, ajuste el control deslizante P para que el puntero del amperímetro esté en la posición adecuada y observe el puntero del amperímetro I en este momento.

⑤Apague el interruptor _ _ _ _ _ _ _ _ primero, luego apague el interruptor _ _ _ _ _, mantenga la resistencia de _ _ _ _ _ _ _ _ sin cambios y ajuste _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

(2) En este experimento, si el amperímetro se cambia por un voltímetro y el resto del equipo permanece sin cambios, dibuje un diagrama de circuito experimental para medir la resistencia RX mediante el método de sustitución equivalente ( se requiere que el circuito diseñado solo pueda cambiarse después del encendido, la conexión de la resistencia mediante el interruptor).

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