题目内容
18．
如图所示，电源电压恒为20V．灯泡L上标有“12V 6W”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V．当只闭合S和S1，滑动变阻器R的滑片P在B点，且RAB=1/5R时，灯泡L恰好正常发光；当只闭合S和S2，滑动变阻器R的滑片在B点时，电压表示数为U1，滑动变阻器R的滑片在中点O时，电压表示数为U2，U1：U2=2：3．（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求：（1）滑动变阻器R的最大电阻值；
（2）定值电阻R0 的阻值；
（3）当只闭合S和S2，在保证电路安全的情况下，电阻R0消耗电功率最小时，滑动变阻器R消耗的电功率是多少．
分析 （1）当只闭合S和S1，滑动变阻器R的滑片P在B点，灯泡L与RAB串联，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出RAB两端的电压，根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻，进一步求出滑动变阻器的最大阻值；
（2）当只闭合S和S2时，滑动变阻器与R0串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律表示出电压表的示数之比即可求出电路的电流之比，根据电压一定时电流与电阻成反比得出等式即可求出定值电阻R0 的阻值；
（3）只闭合S和S2时，当电压表的示数最大时，电路中的电流最小，电阻R0消耗电功率最小，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI求出滑动变阻器R消耗的电功率．
解答 解：（1）当只闭合S和S1，滑动变阻器R的滑片P在B点，灯泡L与RAB串联，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且灯泡正常发光，
所以，RAB两端的电压：
UAB=U-UL=20V-12V=8V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=UI可得，电路中的电流：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：
RAB=$\frac{{U}_{AB}}{I}$=$\frac{8V}{0.5A}$=16Ω，
则滑动变阻器的最大阻值：
R=5RAB=5×16Ω=80Ω；
（2）当只闭合S和S2时，滑动变阻器与R0串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，
滑动变阻器R的滑片在B点和滑片在中点时，电路中的电流之比：
$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{\frac{{U}_{1}}{{R}_{AB}}}{\frac{{U}_{2}}{{R}_{AO}}}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$×$\frac{{R}_{AO}}{{R}_{AB}}$=$\frac{2}{3}$×$\frac{\frac{1}{2}R}{\frac{1}{5}R}$=$\frac{5}{3}$，
因电压一定时电流与电阻成反比，
所以，$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{0}+{R}_{AO}}{{R}_{0}+{R}_{AB}}$=$\frac{{R}_{0}+\frac{1}{2}×80Ω}{{R}_{0}+16Ω}$=$\frac{5}{3}$，
解得：R0=20Ω；
（3）只闭合S和S2时，当电压表的示数UR=15V时，电路中的电流最小，电阻R0消耗电功率最小，
此时R0两端的电压：
U0=U-UR=20V-15V=5V，
此时电路中的电流：
I′=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{5V}{20Ω}$=0.25A，
滑动变阻器R消耗的电功率：
PR=URI′=15V×0.25A=3.75W．
答：（1）滑动变阻器R的最大电阻值为80Ω；
（2）定值电阻R0 的阻值为20Ω；
（3）当只闭合S和S2，在保证电路安全的情况下，电阻R0消耗电功率最小时，滑动变阻器R消耗的电功率是3.75W．
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，分清电路的连接方式和电压表所测的电路元件是关键，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．
阅读快车系列答案
（1）用笔画线代替导线将实物图连接完整；
（2）你觉得滑动变阻器应选用R2（R1/R2/R3）；
（3）某小组的实验记录分析表如下．老师认为该小组数据处理过程有误，你认为正确的测量结果P额=1.52W；
| 实验序号 | 电压表示数/V | 电流表示数/A | 功率/W | 额定功率/W |
| 1 | 3.0 | 0.36 | 1.08 | P额=$\frac{1.08+1.52+1.89}{3}$=1.50 |
| 2 | 3.8 | 0.40 | 1.52 | |
| 3 | 4.5 | 0.42 | 1.89 |
（5）若不慎将电压表所选的量程损坏，怎样利用另一个量程测出小灯泡的额定功率呢？你的建议是使用电压表小量程将电压表并联在滑动变阻器两端，移动滑片使电压表示数为2.2V；
（6）小红更换电源，对额定电压为“2.5V”的小灯泡也进行了实验，测得数据如表所示．断开开关时，发现电表如图2所示．假如不再重新实验，请你利用小红已获取的信息，计算出该小灯泡的额定功率是0.75W．
| U/V | 2 | 2.5 | 3 |
| I/A | 0.22 | 0.26 | 0.30 |
| A． | 用力敲击鼓面时，能听到鼓声，说明声音是通过固体传播到人耳的 | |
| B． | 改变尺子伸出桌面的长度，用相同的力敲打，是为了研究响度与震动幅度的关系 | |
| C． | 禁止鸣笛是从声源处减弱噪声 | |
| D． | 听众能根据音调分辨出不同乐器的演奏 |
小明利用课余时间做了以下几个物理小实验．| A． | 被毒蛇咬伤后，为防止毒液扩散，应用类似于止血带的物品在伤口近心端扎紧 | |
| B． | 发生泥石流时，应设法从房屋里跑到开阔地带，并迅速转移到高处 | |
| C． | 溺水时要保持镇静不要手脚乱蹬，应屏住呼吸尽量让口鼻浮出水面 | |
| D． | 发生地震时要快速跑回家中躲到桌子下、墙角处等地方并护住头部 |
重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则（ ）| A． | 当θ=60°时，运动员单手对地的正压力大小为$\frac{G}{2}$ | |
| B． | 当θ=120°时，运动员单手对地面的压力大小为G | |
| C． | 当θ不同时，运动员受到的合力不同 | |
| D． | 当θ不同时运动员与地面之间的相互作用力不相等 |
俗语说“响水不开，开水不响”．开水真的不响吗？小明对此进行了研究，他用圆底玻璃茶壶进行烧水试验，用温度计、数字声级计（测量声音强弱的仪器）分别测量壶内水的温度和壶旁声音的强弱，观察与测量结果记录表中：| 水温 t/℃ | 20 | 40 | 60 | 70 | 80 | 85 | 90 | 95 | |
| 声强 级/dB | 37.5 | 38.0 | 40.5 | 43.4 | 46.8 | 52.9 | 54.4 | 55.2 | 52.8 |
| 现象 | 壶底有极少微小气 泡 | 壶底有少量微小气 泡 | 有少量微小泡产生 | 少量气泡上升 | 上升起泡增多 | 大量气泡上升 | 水面有气泡 | 更多小气泡形成，水变浑浊 | 沸腾，水在壶内上下翻腾 |