题目内容
【题目】小明同学利用压敏电阻设计出判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个光滑绝缘小球,小车始终在平直的轨道上向右运动.压敏电阻R的阻值随所受的压力增大而减小,当小车向右作匀速直线运动时,绝缘球对小车的挡板及压敏电阻的压力均为零,压敏电阻的阻值最大.小车在整个运动的过程中,电流表的示数随时间的变化情况如图乙所示.已知电源电压为6V,电阻R0为5Ω,小车在0~10s内的速度为0.5m/s.则在下列说法中错误的是( )
A.小车在0~20s内,当电路中电流最大时压敏电阻所消耗的功率是6W
B.小车在0~10s内,压敏电阻R的阻值都是10Ω
C.小车在0~10s内通过的路程是5m
D.小车在10s~20s内做加速运动
【答案】A
【解析】解: 由小车上的电路图可知,定值电阻R0与压敏电阻R串联,电流表测量电路中的电流;
A、由图乙可知,小车在0~20s内,电路中最大电流I最大=1.0A,
由I= 可得,电阻R0两端的电压:U0=I最大R0=1.0A×5Ω=5V,
根据串联电路电压的特点可知,此时压敏电阻R两端的电压:U压敏=U﹣U0=6V﹣5V=1V,
则此时压敏电阻所消耗的功率:P压敏=U压敏I最大=1V×1.0A=1W,故A错误.
B、在0~10s内,由图乙可知,电路中的电流保持0.4A不变,根据欧姆定律可知,电路的总电阻和压敏电阻的阻值均不变,此时电路的总电阻:R总= = =15Ω;
由串联电路的电阻特点可知,压敏电阻R的阻值:R=R总﹣R0=15Ω﹣5Ω=10Ω,故B正确;
C、由题意可知,小车在0~10s内做匀速直线运动,
由v= 可得,小车在0~10s内通过的路程:s=vt=0.5m/s×10s=5m,故C正确;
D、由图乙可知,在10~20s内,电流I均匀变大,说明压敏电阻R的阻值变小,压力变大,这是由于小车做加速运动使得压敏电阻和小球发生挤压造成的,故D正确.
故选A.
【考点精析】掌握欧姆定律及其应用和电功率的计算公式是解答本题的根本,需要知道欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR);计算电功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)计算电功率还可用公式:P=I2R和P= U2/R.