题目内容

11.甲图是某校物理社团为检测一传感器设计的电路图,传感器可看着一个定值电阻,其阻值为3Ω,电源电压保持不变.闭合开关前,滑动变阻器R0的滑片P在最左端;闭合开关后,由于滑动变阻器某处发生断路.滑片P向右滑过一段距离后电流表才有示数,电压表示数U0与滑片P到最左端的距离x的关系如图乙所示.求:

(1)电源电压多大?电路刚接通时,滑动变阻器的滑片P向右滑动的距离是多少?
(2)滑片P向右滑动4cm时,传感器恰好正常工作,传感器的额定功率是多少?

分析 (1)从图象上可以看出断点的位置和电源电压的大小;
(2)当滑片P向右滑动4cm时,电压表测量滑动变阻器两端的电压,从图象上可看出此时电压表示数,由于滑动变阻器与电阻串联,根据串联电路电压的规律求出传感器两端的电压,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出额定功率.

解答 解:
(1)由于滑动变阻器某处发生断路,电压表测量电源电压.
根据图象可知:电源电压U=4.5V,断点位置在x=3cm处,即滑动变阻器的滑片P向右滑动的距离是3cm;
(2)当滑片P向右滑动4cm时,电压表测量滑动变阻器两端的电压,从图象上可看出此时电压表示数为3V,滑动变阻器与电阻串联,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知:
传感器两端的电压U传感器=U-U0=4.5V-3V=1.5V,
由传感器恰好正常工作,则传感器的额定功率P额=P传感器=$\frac{{{U}_{传感器}}^{2}}{{R}_{传感器}}$=$\frac{({1.5V)}^{2}}{3Ω}$=0.75W.
答:(1)电源电压为4.5V;电路刚接通时,滑动变阻器的滑片P向右滑动的距离是3cm;
(2)滑片P向右滑动4cm时,传感器恰好正常工作,传感器的额定功率是0.75W.

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的运用,关键是会分析图象得出有用的信息.

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