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6.滑动变阻器在电路中用于调控用电器或其他电 路的电压、电流,常用的有两种:利用串联分压原理,称为限流电路(如图1);另一种是利用并联分流原理,称之为分压电路(如图2).两图中用电器、滑线变阻器以及电路的总 电压均相同.求:

(1)两图中用电器R上的电压调节范围分别为多少?
(2)两图中用电器R上的电流调节范围分别为多少?
(3)在保证用电器正常工作的前提下,那种电路供电效率更高?请说明原因.

分析 (1)根据串联电路分压特点可知:串联时用电器R上电压最小,利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出用电器上的最小电压,即可得出电压调节范围;
利用并联电路的特点和欧姆定律求出用电器上的最小电压,即可得出电压调节范围;
(2)根据串并联的电阻特点和欧姆定律即可求解电流调节范围;
(3)由效率η=$\frac{{I}^{2}R}{UI}$=$\frac{IR}{U}$可确定结果.

解答 解:(1)限流电路:如图用电器R上的电压调节范围:
由于串联电路的电流相等,根据欧姆定律可得:
 $\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$,
解得:UR=$\frac{R}{R+{R}_{0}}$U,
即$\frac{R}{R+{R}_{0}}$U≤UR≤U;
分压电路:如图负载电阻R上的电压调节范围大.
可以从电源路端电压一直调到零,即0≤UR≤U;
(2)根据欧姆定律可得:
限流电路电流调节范围:$\frac{U}{R+{R}_{1}}$≤IR≤$\frac{{U}_{\;}}{R}$.  
分压电路电流调节范围:0≤IR≤$\frac{{U}_{\;}}{R}$;
(3))在保证用电器正常工作的前提下,由P=I2R和P=UI得:效率η=$\frac{{I}^{2}R}{UI}$=$\frac{IR}{U}$,
所以串联分压电路供电效率更高.因为总电流较小.
答:(1)两图中用电器R上的电压调节范围分别为   U≤UR≤U与0≤UR≤U;
(2)两图中用电器R上的电流调节范围分别为:$\frac{U}{R+{R}_{1}}$≤IR≤$\frac{{U}_{\;}}{R}$与0≤IR≤$\frac{{U}_{\;}}{R}$;
(3)在保证用电器正常工作的前提下,串联分压电路供电效率更高,原因是总电流较小.

点评 本题考查欧姆定律的应用,掌握串并联电流的特点,注意供电时电压表和电流表的测量对象.

练习册系列答案
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11.在“测定小灯泡电阻”的实验中,提供如下实验器材:待测小灯泡1只(2.5V 0.7W),电源1个(电压恒为3V),电流表1个(量程0-0.6A或0-3A),电压表1个(量程0-3V或0-15V),滑动变阻器R0(20Ω 1A)1个,开关、导线若干.
(1)小明同学连接线路后闭合开关,将变阻器滑片向右滑动时灯泡变暗,而电压表的示数增大.请你用笔画线代替导线,把图甲中的实物电路按小明的连接方式连接完整.
(2)电路连接好后,当电压表的示数为0.5V时,小灯泡将正常发光.
(3)小灯泡正常发光时,电流表和电压表均有示数.突然,电路发生故障,小灯泡熄灭,而电流表和电压表的示数均变大,则故障的原因是灯泡短路.
(4)实验时闭合开关,两表均有读数,若将小灯泡从灯座中取走,电压表无示数,电流表无示数(两空均选填“有”或“无”).
(5)利用上述实验器材,不能完成下述实验中的B.(选填选项前的字母)
A.测量小灯泡的额定功率     B.探究电流与电压的关系
C.探究小灯泡的亮度与消耗功率的关系    D.探究串联电路电压的特点
(6)小红同学想利用上述器材测量一未知电阻Rx(定值)阻值,但实验过程中不慎将电流表损坏,在不另外添加器材的情况下:
①为了测出Rx阻值,请你在图乙的虚线框中画出你所设计的实验电路图.
②闭合开关后,测得你所设计的电路图中电压表的示数为U,则Rx=$\frac{U×20Ω}{3V-U}$.
18.下面是小方和小王设计的“测食用油密度”的实验方案,请完善他们的方案,并回答后面的问题:
(1)调节天平时,发现指针偏向分度盘的右侧,如图甲所示,则此时应将平衡螺母向左调节.(选填“左”或“右”)

(2)小方的方案:用调节好平衡的天平测出空烧杯的质量m1,向烧杯内倒入适量食用油,再测出烧杯和食用油的总质量m2,然后把烧杯内的食用油全部倒入量筒内,读出量筒内食用油的体积为V1;其测得的食用油密度的表达式是ρ油=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{V}_{1}}$;
(3)小王的方案:在烧杯内倒入适量的食用油,用调节好平衡的天平测出烧杯和食用油的总质量m3,然后将烧杯内的适量食用油倒入量筒内,再测出烧杯和剩余食用油的总质量m4,读出量筒内食用油的体积V2.其测得的食用油密度的表达式是ρ油′=$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{{V}_{2}}$;
(4)按小王的实验方案进行测量,实验误差可能小一些;如果选择另一种方案,测得的密度值偏大(填“偏大”、“偏小”);
(5)图2是按小王的实验方案进行某次实验的情况,测烧杯和剩余食用油的质量时,右盘砝码的质量、游码在标尺上的位置如图2所示,请帮小王将实验的数据及测量结果填入表中.
烧杯和食用油的总质量(g)烧杯和剩余油的总质量(g)倒出油的体积(cm3)油的密度(kg/m3)
100

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