题目内容
16．
如图所示，电源电压为12V，R0=60Ω，滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”，电流表的量程为“0～0.6A”，小灯泡上标有“6V 3W”字样．不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全．求：（1）S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器接入电路的阻值范围是多少？
（2）S、S1、S2都闭合，电路消耗的总功率最小值是多少？
（3）S、S1、S2都闭合，当电路消耗的总功率最大时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？
分析 （1）S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器与L串联，电流表测电路中的电流，根据P=UI求出灯泡的额定电流，然后与电流表的量程和滑动变阻器允许通过的最大电流相比较确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值，然后得出答案；
（2）S、S1、S2都闭合，R0与滑动变阻器并联，电流表测干路电流，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路消耗的总功率最小，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出两支路的电流，利用并联电路的电流特点求出干路电流，再根据P=UI求出电路消耗的总功率最小值；
（3）S、S1、S2都闭合，当电流表的示数最大时电路消耗的总功率最大，根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的最大电流，利用并联电路的电压特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值．
解答 解：（1）S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器与L串联，电流表测电路中的电流，
由P=UI可得，灯泡的额定电流：
IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为2A，电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I大=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡的电阻和电路中的总电阻分别为：
RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，R=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑小=R-RL=24Ω-12Ω=12Ω，
所以，滑动变阻器接入电路的阻值范围是12Ω～50Ω；
（2）S、S1、S2都闭合，滑动变阻器与R0并联，电流表测干路电流，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路消耗的总功率最小，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两支路的电流分别为：
I0=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{12V}{60Ω}$=0.2A，I滑=$\frac{U}{{R}_{滑}}$=$\frac{12V}{50Ω}$=0.24A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流：
I=I0+I滑=0.2A+0.24A=0.44A，
电路消耗的总功率最小值：
P小=UI=12V×0.44A=5.28W；
（3）由电流表的量程可知，干路中的最大电流为0.6A，则电路消耗的总功率最大，
此时通过滑动变阻器的最大电流：
I滑′=I′-I0=0.6A-0.2A=0.4A，
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑′=$\frac{U}{{I}_{滑}′}$=$\frac{12V}{0.4A}$=30Ω．
答：（1）S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器接入电路的阻值范围是12Ω～50Ω；
（2）S、S1、S2都闭合，电路消耗的总功率最小值是5.28W；
（3）S、S1、S2都闭合，当电路消耗的总功率最大时，滑动变阻器接入电路的阻值是30Ω．
点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，会确定电路中的最大电流和电路消耗的最小、最大功率是关键．
阅读快车系列答案
小明和小雨通过实验探究将物体浸入液体的过程中，容器底部受到液体压力的变化情况．如图所示，他们将重力分别为30N和40N的甲、乙两个柱形物体，先后挂在弹簧测力计下，并将其逐渐浸入同一薄壁柱形容器的液体中（液体不溢出）．他们读出测力计示数F，并测得容器底部受到液体压力F底，然后根据相关物理量计算出物体所受浮力F浮，将数据记录在表一、表二中．表一 物体甲的重力为30N
| 实验序号 | F（N） | F浮（N） | F底（N） |
| 1 | 20 | 10 | 30 |
| 2 | 16 | 14 | 34 |
| 3 | 12 | 18 | 38 |
| 4 | 8 | 22 | 42 |
| 5 | 4 | 22 | 42 |
| 实验序号 | F（N） | F浮（N） | F底（N） |
| 6 | 30 | 10 | 30 |
| 7 | 25 | 15 | 35 |
| 8 | 18 | 22 | 42 |
| 9 | 10 | 30 | 50 |
| 10 | 8 | 30 | 50 |
（2）小雨分析比较实验序号1、2、3、4或6、7、8、9后得出初步结论：同一柱形物体浸入液体中，物体所受浮力越大，容器底部受到液体压力越大．
（3）分析实验序号4与5（或9与10）的数据，发现测力计示数F不同，物体所受浮力F浮和容器底部受到液体压力F底均相同，出现这种情况的原因是：柱形物体与容器底接触后，容器底对物体有支持力．
（4）两位同学仔细分析表一（或表二）的数据，并通过一定的计算，可知容器内液体的重力为20N．
（5）分析实验序号2和7可以得出，容器底部受到液体压力的增加量分别为14N和15N．
如图所示，电源电压恒定，小灯泡标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器电阻R1的阻值为0-27Ω，定值电阻R2的阻值为27Ω．当干路开关S闭合，S1、S2都断开且滑片移动滑动变阻器距离右端$\frac{1}{3}$处时，灯L正常发光．
在如图所示的电路中，电源电压保持不变．当电键S断开或闭合时，灯L不发光，电压表V1、V2的示数始终相同，电路中只可能在电阻R、灯L处发生故障．
如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根弹性绳一端系一个小石块，另一端固定在A点．B点是弹性绳不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，关于小石块从A点到C点运动过程的说法，正确的是（ ）| A． | 小石块减少的重力势能全部转化为动能 | |
| B． | 从A点下落到B点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用 | |
| C． | 从B点下落到C点的过程中，小石块的速度先增大后减小 | |
| D． | 小石块在C点时，受到平衡力的作用 |
如图所示．电源电压为72V，R1为定值电阻，R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“200Ω 3A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡上标有“12V 3W”的字样．求：
如图所示，电阻R1的阻值为10Ω，闭合开关S后，电流表的示数是1.2A；再闭合开关S1，当滑动变阻器R接入电路的阻值为40Ω时，求：
如图所示．将长方体木块（各个表面粗糙程度一样）平放在粗糙程度相同的水平桌面上．小华沿直线水平拉动木块：