题目内容
【题目】如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω,电压表的量程为0~15V.电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示.则下列结果正确的是
A.电源电压为20V
B.R1的阻值为5Ω
C.为了保证电压表不被烧坏,滑动变阻器的阻值变化范围为4~30Ω
D.开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W
【答案】D
【解析】
由电路图知道,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压.
AB.由图乙知道,当R2=10Ω时U1=12V,当R2′=20Ω时U1′=8V,由于串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流分别是:
,
,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电压保持不变,所以,电源的电压是:
,
代入数据解得:
R1=10Ω,U=24V,
故AB错误;
C.当电压表的示数U1″=15V时,电路中的电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的电流是:
=1.5A,
此时滑动变阻器两端的电压是:
U2小=U﹣U1″=24V﹣15V=9V,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值是:
=6Ω,
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,电压表的示数最小,所以,滑动变阻器接入电路中的阻值范围为6Ω~30Ω,故C错误;
D.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,电路消耗的功率最小,则
=14.4W,
故D正确.
【题目】某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系”实验。
表1
次数 | 1 | 2 | 3 |
R | 5 | 10 | 20 |
I | 0.2 | 0.1 |
(1)请将图甲连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大____________。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于_______端(选填“A”或“B”)
(3)闭合开关后,同学们发现,无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表始终没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是_______________
(4)排除故障后,先将5Ω定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为某一定值,此时电流表的示数如图乙所示,为__________A。
(5)接下来断开开关,取下5Ω的定值电阻,换成10Ω的定值电阻,闭合开关,应向_____________(选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为_________V 时,读出电流表的示数。再更换20Ω定值电阻继续实验,实验数据记录在表格中。由表1实验数据可知:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成_________
(6)该小组想用一块电流表和一个定值电阻R0,测未知电阻Rx的阻值。于是他们设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S和S1,此时电流表的示数为。
②闭合S,断开S1,此时电流表的示数为。
③请用已知量R0和测出量,表示出未知电阻Rx的表达式,则Rx=____________。
【题目】为响应市政府提出的“创建海绵型城市”的号召,小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型,控制电路由电压为12V、最大容量为6000mAh的蓄电池供电,蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻,R为压敏电阻,压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连,,压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表:(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计,所用绿灯红灯及排水泵的额定电压均为220V)
压敏电阻受到的压力F/N | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 | 420 | 480 | … |
压敏电阻R阻值/Ω | 400 | 260 | 180 | 125 | 100 | 80 | 65 | 55 | … |
(1)按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,压敏电阻受到压力为360N,通过电磁铁线圈的电流为100mA,排水泵启动;定值电阻R0的阻值为多少____?该浮体重力为10N,浮体刚好全部浸入水中时受到的浮力为多少N____?
(2)在实际调试过程中,小科发现水位已达到安全位置上限,但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下,要使排水装置符合设计要求,应该将与压敏电阻相连的压板向_____(填“左”或“右”)移动;
(3)若选用额定功率为5kW的排水电动机,排水泵机械效率为80%,工作2小时能将多少kg的水抽到6米高处____?(g=10N/kg)
(4)“发电玻璃”面积为0.2m2,其光电转化率为10%,要对没有电的控制电路蓄电池充满电需要多少小时____?(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1kW计算)