题目内容
【题目】如图所示,电源电压恒定,小灯泡标有“12V 4W”字样(灯泡阻值不变),滑动变阻器上标有“100Ω 0.5A”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0-3V。当三个开关都闭合,且滑动变阻器滑片滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光,此时电流表的示数为0.4A。求:
(1)小灯泡的电阻值;
(2)电源电压;
(3)定值电阻的阻值;
(4)S2断开、S和S1闭合时,保证电路安全时电路总功率的最小值和最大值.
【答案】(1)36Ω;(2)12V;(3)180Ω;(4)3W;4W。
【解析】
(1)已知灯泡的额定电压和额定功率,由可得灯泡电阻:
;
(2)由题意可知,当三个开关都闭合,滑动变阻器滑片滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光;此时滑动变阻器接入电路中的电阻为零;与小灯泡并联,所以电源电压等于小灯泡两端的电压,即:
;
(3)由题意可知,当三个开关都闭合,且滑动变阻器滑片滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光,此时与小灯泡并联,电流表测量流过与小灯泡的总电流;而且电流表的示数为0.4A;由得,流过小灯泡的电流是:
;
由并联电路电流特点可得,流过的电流是:
;
由欧姆定律得,定值电阻的阻值是:
;
(4)当S2断开、S和S1闭合时,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;当滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路中的电流最大,电路的总功率最大;此时只有小灯泡接入电路,电路的最大总功率等于此时小灯泡的消耗的电功率,即:
;
当滑动变阻器两端的电压为3V时,电路中的电流最小,电路的总功率最小;此时小灯泡与串联;此时最小电流是:
;
电路的最小总功率是:
。
答:(1)小灯泡的电阻值;
(2)电源电压是12V;
(3)定值电阻的阻值是;
(4)S2断开、S和S1闭合时,保证电路安全时电路总功率的最小值是3W,最大值是4W。
【题目】小明利用斜面搬运物体的过程中,提出了一个问题:“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度 有没有关系?”针对这个问题,他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示),测得的 实验数据如表中所示。
实验次序 | 斜面的倾斜 | 物体重G/N | 物物体上升高度h/m | 沿斜面拉力F/N | 物体移动距离s/m | 有用功/J | 总功/J | 机械效率 |
1 | 较缓 | 5.0 | 0.10 | 1.6 | 0.50 | 0.50 | 0.80 | 63% |
2 | 较陡 | 5.0 | 0.15 | 2.2 | 0.50 | 0.75 | 0.10 | 68% |
3 | 最陡 | 5.0 | 0.25 | 3.1 | 0.50 |
(1)沿斜面拉动物体时,应使其做 _____运动。
(2)根据表中的数据可求出第 3 次实验中拉力所做的有用功为______J,总功为______J,机 械效率约是_____ 。
(3)通过对上述实验数据的分析可知,斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是:斜面越缓, 越 _____。
(4)通过对三次实验数据的分析可知,斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系是: ______。