高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题 题目答案及解析

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选修3-1

第二章 恒定电流

2.7 闭合电路的欧姆定律

闭合电路的欧姆定律基本问题

无人机随着科技的发展,无人机已经渗透到了社会的各个领域。下表是某型号四桨叶无人机的部分参数。

飞行器电池充电器
质量(不含电池)$835\;\rm g$质量$365\;\rm g$输出电压$17.4\;\rm V$
最大上升速度$5\;\rm m/s$容量$4480\;\rm mAh$输出额定功率$57\;\rm W$
最大下降速度$3\;\rm m/s$电压$15.2\;\rm V$

无人机遥控装置和主机之间依靠电磁波传播信号。关于电磁波的判断正确的是$(\qquad)$

["

电磁波是一种横波

","

电磁波也能发生干涉与衍射

","

电磁波只能在真空中传播

","

真空中电磁波和光的速度相等

"]
[["ABD"]]

$\rm A$.电磁波中电场和磁场方向与传播方向垂直,是横波,故$\rm A$正确;

$\rm B$.电磁波具有波动性,能发生干涉、衍射,故$\rm B$正确;

$\rm C$.电磁波可在真空和介质中传播,故$\rm C$错误;

$\rm D$.真空中电磁波速度与光速均为$c$,故$\rm D$正确。

故选:$\rm ABD$

根据表中数据可计算出该电池能够储存电荷量是                 $\;\rm C$,如果该电池剩余$20\%$电量,用配置的充电器对其充电,充电效率为$90\%$,则充满电至少需要                 $\rm h$(小数点后保留$3$位有效数字)。

[["$1.613 \\times 10^{4}$","$1.216$"]]

电荷量$Q=4480\;\rm mAh=4.48 \times 3600\;\rm C=1.613 \times 10^{4}\;\rm C$

需要充$80\%$电量,充电效率为$90\%$

则根据$17.4\times4.48\times0.8=57t \times0.9$

解得$t=1.216\;\rm h$

计算:某次无人机从地面竖直向上起飞,其$v-t$图像如图所示,在$0-t_{0}$时间内单桨叶提供的升力为$4.2\;\rm N$,假设忽略空气阻力,重力加速度$g=10 m/s^{2}$。求:(保留三位有效数字)

$t_{0}$的大小;

②悬停位置离地面的高度$h$

③从$3t_{0}-3.5t_{0}$时间内,无人机的机械能变化量(不考虑桨叶转动动能的变化)。

[["

$t_{0}=1.25\\;\\rm s $;②$17.2\\;\\rm m$;③$3.75\\;\\rm J$

"]]

$F_{合}=4F-(m_{1}+m_{2})g=4.2 \times 4-(0.835+0.365) \times 10=4.8\;\rm N$

根据牛顿第二定律$F_{合}=ma$$a=\dfrac{5-0}{t_{0}}=4\;\rm \text{m}/\text{s}^{2}$

解得$t_{0}=1.25\;\rm s$

$3.5t_{0}$时飞机处于悬停状态,高度相当于图像所围的面积$h=\dfrac{1}{2} \times 5 \times (3.5 \times 1.25+2 \times 1.25)\;\rm \text{m}=17.2\;\rm \text{m}$

$3t_{0}-3.5t_{0}$时间内,无人机速度从$5\;\rm m/s$减小到$0$

动能减少$\Delta E_{\text{k}}=0-\dfrac{1}{2}mv^{2}=- 15\;\rm \text{J}$

上升高度$\Delta h=\dfrac{1}{2} \times 5 \times 0.5 \times 1.25\;\rm \text{m}=1.5625\;\rm \text{m}$

重力势能增加$\Delta E_{p}=mg\Delta h=18.75\;\rm J$

机械能变化量$\Delta E=\Delta E_{k}+\Delta E_{p}=3.75\;\rm J$

无人机的电源是一个复杂的电路结构,某同学搭建了如图$a$所示的一个电路,电源电动势$E=6\;\rm V$,内阻$r=1\;\rm \Omega$$ R_{1}=R_{2}=4\;\rm \Omega$。若在$A$$B$间连接一个理想电压表,其读数是                 $\;\rm V$:图$a$中虚线框内的电路可等效为一个电源,即图$a$可等效为图$b$,其等效电动势$E'$等于$AB$间断路时两点间的电压;则该等效电源的内电阻$r'$                 $\;\rm \Omega$

[["$4.8$","$4.8$"]]

$A、B$间连接一个理想电压表,其读数$U=\dfrac{ER_{1}}{R_{1}+r}=\dfrac{6 \times 4}{4 +1}\ \text{V}=4.8\;\rm \text{V}$

等效电源内阻$r'=\dfrac{R_{1}r}{R_{1}+r}+R_{2}=\dfrac{4 \times 1}{4+1}+4\;\rm \Omega=4.8\;\rm \Omega$

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