题目内容

11.如图所示的电路中,电源电压为3伏且保持不变,电阻R的阻值为10欧.电流表0~3安量程挡损坏.
(2)求闭合电键S后电流表A的示数.
(2)求电阻R消耗的电功率.
(3)现有“20欧2安”、“5欧3安”的滑动变阻器两个,请选择一个接入电路a、b、c、d中的某两点,要求:电键S闭合前、后电流表示数的变化量△I最大.
选择:将变阻器20欧2安接入电路中ad两点间,使变阻器接入电路的电阻值为10欧.
求出:电键闭合前、后,电流表示数的最大变化量△I.

分析 (1)电路中只有一个电阻R,闭合开关后,可直接利用欧姆定律I=$\frac{U}{R}$来求解;
(2)可通过电功率的计算公式P=UI求解;
(3)电流表欧姆定律I=$\frac{U}{R}$,则电流表的最大示数只能为0.6A,原电路中的电流为0.3A,要使电流表的示数达到0.6A,则应把滑动变阻器与R并联,然后利用并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流,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电阻,当通过电流表的最大电流为0.6A,最小电流为0A时,电流表示数的变化量最大,因此开关应处在干路上,即变阻器就接在ad 间.

解答 解:(1)根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$可知,电流表A的示数I为:
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A;
(2)根据P=UI可知:
P=UI=3V×0.3A=0.9W;
(3)电流表0~3安量程挡损坏,所以通过电流表的电流变化范围为0~0.6A,即最大电流为0.6A,最小为0A,因此应与R串联一变阻器,且开关在干路上(当开关断开时,电流为0A),如图所示:S当开关S断开时,由图可知,电流表示数为0;当S闭合,当A示数为I=0.6A时电流是最大值,根据并联电路的电流电压特点:
滑动变动器此时提供的电阻R1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{{U}_{总}}{I-{I}_{R}}$=$\frac{3V}{0.6A-0.3A}$=10Ω>5Ω,
所以应选用变阻器“20欧2安“,当电流表示数最大时滑动变阻器提供的电阻是10Ω;
答:(1)闭合电键S后电流表A的示数0.3A;
(2)电阻R消耗的电功率为0.9W;
(3)在电键闭合前、后,要使电流表示数的最大变化量为0.6A,需将变阻器20Ω 2A接入电路中ad两点间,并且使变阻器接入电路的电阻值为10Ω.

点评 本题要求我们掌握欧姆定律的应用、电功率的计算以及利用串并联电路的特点来解决问题,综合性较强.

练习册系列答案
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16.仔细阅读短文,回答问题.
世界最轻“固体”--气凝胶美国宇航局科学家研制出一种气凝胶,作为世界“最轻”的固体,近日正式入选吉尼斯世界记录.这种新材料密度仅为3mg/cm3,是玻璃的千分之一.最新入选吉尼斯世界纪录的气凝胶材料,特性比以往有所改进.此前,世界密度最小固体的纪录由另一种气凝胶保持,它的密度为5mg/cm3.
美宇航局喷气推进实验室发布的新闻公告说,该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶,主要由纯二氧化硅等组成.在制作过程中,液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合,形成凝胶,然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥,并经过加热和降压,形成多孔海绵状结构.琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到99.8%.气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被成为“固态烟”.这种新材料看似脆弱不堪其实非常坚固耐用,能承受最高1400℃的高温.气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上,都用到了气凝胶材料.(摘自《科技日报》)
请回答以下问题:
(1)气凝胶具有哪些突出的物理特性?
①凝胶是世界上最轻的固体;
②非常坚固耐用,能承受1400℃的高温.
(2)最新型的气凝胶的密度为3×10-3g/cm3,合3kg/m3.
(3)当前气凝胶主要应用在什么领域?请你举例说明.俄罗斯“和平”号空间站用到了气凝胶材料.

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