Question

13．小科看了特高压输电的新闻后对此产生了疑问，为什么特高压输电可以减少电能传输中的损耗呢？他查阅资料后发现：在发电站输出功率不变的情况下，加在同一段线路两端的电压越高，电能损耗就越低．对此他根据所学知识设计了如图甲电路，利用直流稳压电源来模拟输出稳定功率的发电站，用R₀模拟线路电阻．

（1）请根据电路图在乙图中补全实物连线图．
（2）实验室有R₁（2A   10Ω）、R₂（1A   50Ω）、R₃（1A   150Ω）三只滑动变阻器，根据设计的输出电压情况，小科应该选择R₃．
（3）三次实验测得的结果，记录在表中．第3次实验时电压表如图丙，电压为0.5V．算得第3次实验中线路消耗的功率是0.05W．

实验顺序 类别	1	2	3
电源输出功率/瓦	1.2
线路电阻R0/欧姆	5
电源输出电压/伏	3	8	12
线路电流/安	0.4	0.15	0.1
电压表示数/伏	2.1	0.8
线路消耗功率/瓦

经过多次实验，小科终于弄清了其中的道理．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，据此完成电路图的连接；
（2）由表实验数据可知，第3次的输出电压和电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，根据电阻的串联求出变阻器接入电路中的电阻，然后确定滑动变阻器的规格；
（3）根据电压表的量程和分度值读出示数，利用P=I²R求出线路消耗的功率．

解答 解：（1）由电路图可知，滑片左移时，接入电路中的电阻减小，则变阻器左下方接线柱与定值电阻串联，如下图所示：

（2）由表实验数据可知，第3次的输出电压U=12V，电路中的电流I=0.1A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.1A}$=120Ω，
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电阻：
R_滑=R-R₀=120Ω-5Ω=115Ω，
所以，小科应该选择R₃（1A   150Ω）的滑动变阻器；
（3）由图丙可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，电压为0.5V，
第3次实验中线路消耗的功率P₀=I²R₀=（0.1A）²×5Ω=0.05W．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）R₃；
（3）0.5V；.05W．

点评 本题考查了实物电路图的连接和欧姆定律的应用以及电压表的读数、电功率的计算，能根据表格数据确定滑动变阻器的规格是关键．