题目内容
【题目】将标有“2V1W”字样的小灯泡(灯丝电阻不变)和标有“20Ω1A”字样的滑动变阻器连接在如图所示的电路图中,其中电源两端电压恒为4.5V,电流表量程为0﹣0.6A,电压表量程为0﹣3V.闭合开关,为保证电路安全,在移动滑动变阻器的滑片过程中,下列说法中正确的是( )
A. 电流表示数变化范围是0.375A﹣0.5A
B. 电压表示数变化范围是2.4V﹣3V
C. 滑动变阻器阻值变化范围是5Ω﹣20Ω
D. 电路的最大功率是2.25W
【答案】AD
【解析】
由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI求出灯泡的额定电流,然后结合电流表的量程确定电路中的最大电流,根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电路中的最小电阻,利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值,再根据P=UI求出该电路的最大功率;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,利用U=IR求出电压表的最大示数与电压表的量程比较即可判断电压表的最大示数,然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出最小电流和变阻器的最大电阻值。
由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)根据P=UI可得,灯的额定电流:
,
由于串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流为Imax=0.5A,
由得:灯泡的电阻,
电路中的最小总电,
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R滑min=R﹣RL=9Ω﹣4Ω=5Ω;
滑动变阻器两端的最小电压为:
U滑min=ImaxR滑min=0.5A×5Ω=2.5V,
该电路的最大功率:Pmax=UImax=4.5V×0.5A=2.25W,故D正确;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻变大时,滑动变阻器两端的电压最大为3V,
所以,电压表示数的变化范围是2.5V~3V,故C错误;
根据串联电路的总电压电压各部分电路两端电压之和可知:
灯泡两端的最小电压为ULmin=U﹣U滑max=4.5V﹣3V=1.5V,
滑动变阻器两端的最小电压为:U滑min=ImaxR滑min=0.5A×5Ω=2.5V,
电路中的最小电流为,
则电流表示数的变化范围是0.375A~0.5A,故A正确;
滑动变阻器接入电路中的最大电阻为:,
则滑动变阻器阻值变化范围是5Ω﹣8Ω,故B错误。
故选:AD。
【题目】某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器,如图所示,它主要由工作电路和控制电路两部分组成,工作电路可以在保温和加热两档之间切换,当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA时,磁控开关L的簧片吸合(簧片与线圈电阻不计),当线圈中的电流小于20mA时簧片断开,光敏电阻R随光照强度E(表示光照射强弱的物理量,单位是坎德拉,符合cd)变化的关系如下表所示,当开关S闭合时:
光照强度E/cd | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
光敏电阻R/Ω | 18 | 9 | 6 | 4.5 | 3 |
(1)若控制电路中R0=82Ω,U2=2V,当光强E达到多少时,磁控开关的簧片恰好吸合?
(2)当线圈中的电流等于20mA时,工作电路处于何种档位?将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收多少热量?
(3)若工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比为25:9,求R1与R2的比值。