MCAT物理:电压,能量和功率

学习MCAT物理考试的概念、例题和解释

大学导师应用商店 大学导师安卓商店

例子问题

←之前 1

例子问题1:电压,能量和功率

一个电流通过电阻为的导线.求出电流产生的功率。

可能的答案:

正确答案:

解释

电力有多种表达方式。我们需要使用电流和电阻的关系:

已知电流和电阻,就可以计算出功率。

例子问题1:电路

附在50v电池上的电容器在5秒内可获得10c的电量。给电容器充电需要多少能量?

可能的答案:

1250 J

500 J

50 J

250 J

正确答案:

1250 J

解释

电容器所消耗的功率由

\dpi{100} \small P=\frac{1}{2}qV

在找到功率后,我们可以计算所使用的能量,因为我们被告知电容器需要5秒充电。功率的单位是瓦,可以进一步分解为焦耳/秒。通过将电容器充电所需的时间乘以功率,我们可以找到为电容器充电所需的总能量。

例子问题1:电路

一个低电阻灯泡和一个高电阻灯泡相互平行连接。这个平行组合与a串联电池。哪个灯泡更亮?

可能的答案:

只有高阻灯泡才会被点亮

两个灯泡都一样亮

低电阻灯泡

高阻灯泡

只有低电阻的灯泡才会被点亮

正确答案:

低电阻灯泡

解释

每个灯泡的亮度取决于它的功率,或单位时间内它消耗的能量。这可以用以下公式计算:

如果电灯泡彼此平行,电阻小的电灯泡将接收到更多的电流,因为电流将倾向于电阻最小的路径。电流在功率方程中是平方,所以它在确定功率时更重要。电流大、电阻低的灯泡会有更大的功率,也会发出更明亮的光。

例子问题1:电路

在寒冷的冬季,由于手套内部有热源,有些手套有能力提供额外的温暖。一个简化的电路,类似于电子手套中的电路,由一个没有内阻的9V电池和三个电阻组成,如下图所示。

Screen_shot_2013-10-09_at_11.08.15_pm

这个电路能提供多少功率?

可能的答案:

正确答案:

解释

这个问题问的是电路的功率,也就是单位时间内的能量。功率方程为P = IV。V = IR可以代入,使P可以由许多参数计算出来。

P = iv = I2R = v2/ R

为了求出P,我们首先需要电池提供的电流。

我们可以使用公式V = IR,因为我们有整个电路的压降(9V),可以计算等效电阻。

通过取方程的倒数,我们可以看到RA4等于2Ω。

R情商= RA4+ R1= 2Ω + 2Ω = 4Ω

现在,用V=IR,我们可以解出电流。

V = ir

I = v / r = 9v /4Ω = 2.25a

现在,我们可以用我们计算的电流和在电路中损耗的电压来计算功率。

P = iv = (2.25 a)(9v) = 20.25w

例5:电路

带电压的导线中的电阻是多少的幂?

可能的答案:

正确答案:

解释

这里我们可以使用的公式是包含电阻和电压的功率公式:

已知电压和功率,就能求出电阻。

例子问题6:电路

美国的家用电压是,由交流电(AC)供电。出口的最大电压是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

交流(AC)电压由RMS(均方根)电压定律控制。这意味着电路的均方根电压将为,但实际电压会在两个值之间波动。这些值由以下公式决定:

使用我们问题中的值,我们可以找到最大电压值。

示例问题7:电路

在寒冷的冬季,由于手套内部有热源,有些手套有能力提供额外的温暖。一个简化的电路,类似于电子手套中的电路,由一个没有内阻的9V电池和三个电阻组成,如下图所示。

Screen_shot_2013-10-09_at_11.08.15_pm

而不是假设9V电池没有内阻,如果它有内阻,电池的终端电位是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

记住内阻会降低电池的电动势。我们需要计算电池内部的压降,然后从“指定的”电压中减去它,以确定电池的终端电位。

我们首先需要电池提供的电流。我们可以使用公式V = IR,因为我们有整个电路的压降(9V),可以计算等效电阻。

通过取方程的倒数,我们可以看到RA4等于2Ω。

R情商= RA4+ R1= 2Ω + 2Ω = 4Ω

现在,使用V=IR,我们可以找到电路中的电流。

V = ir

I = v / r = 9v /4Ω = 2.25a

把这个值与电池的内阻连接起来,我们就得到了电压下降。

V = ir = (2.25a)(0.9Ω) = 2.025v

终端电位= 9V - 2.025V = 6.975V

我们可以看到,电池公司对电池的内阻保持在最小感兴趣,因为它降低了电池的整体终端电位。

例子问题1:电压,能量和功率

将两个电阻(电阻A和电阻B)相等并联的电路连接到内阻可忽略不计的电池上。如果移除电阻B,会发生以下哪一种情况?
(但是,电阻B所在的电路的导线将保持不变)。

可能的答案:

通过电阻A的电流会增加。

通过电阻A的电压降保持不变。

通过电阻A的电压降会减小。

通过电阻A的电压降会增加。

正确答案:

通过电阻A的电压降保持不变。

解释

对于这个问题,我们需要知道通过并联电路的所有路径的电压降是相等的;因此,我们可以认识到通过两个电阻的电压降是相互独立的。通过电阻A的电流将随着电阻b的移除而减小。电子希望通过电阻最小的路径。

例子问题1:电路

1 _a_circuit

假设电阻R = 2Ω的电阻,在上面所示的电路中4个Ω电阻的压降是多少?

可能的答案:

1 V

0.666 v

4 V

2 V

3.33 V

正确答案:

2 V

解释

假设电阻R = 2 Ω,我们可以看到电路的并联方面整体电阻为2 Ω,这意味着电路的总有效电阻为4 Ω。电位差在第一个电阻器上下降2V,然后通过电路的并联部分下降2V。电位差,或电压,通过相等的数量在所有分支电阻并联。因此,剩余的2V电位差是通过电子通过并联电阻的两个分支而下降的,通过4 Ω电阻的电压降为2V。

1 _a_circuit

例子问题1:电路

1 _a_circuit

如图所示,一个-2µC的电荷通过电路时电势能的变化是多少?

可能的答案:

8µJ

2µJ

2µJ

8µJ

16µJ

正确答案:

8µJ

解释

考虑到

V(q) = U

当V是电压,U是电势能,q是电荷时,我们可以通过代入V为4,q为-2来求解。此外,我们必须理解,当粒子从高能量区域移动到低能区域时,它的电势能会减小。对于一个电子来说,它在电池负极的能量比它在电池正极的能量要高。

←之前 1
大学导师的学习工具