由I
可得,R1的電阻: R1=
=
=10Ω;
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí),電路中的電流最小,電路消耗的總功率最小,
由圖乙可知,I2=0.2A,U2=4V,
則滑動(dòng)變阻器的最大阻值:
R2=
=
=20Ω,
電路消耗的最小功率:
P小=UI2=6V×0.2A=1.2W;
(3)設(shè)電路中的電流電流為I,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,滑動(dòng)變阻器兩端的電壓:
U2=U﹣IR1=6V﹣I×10Ω,
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率:
P2=U2I=(6V﹣I×10Ω)I=0.9W﹣(I﹣0.3A)2×1Ω,
當(dāng)I=0.3A時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大,最大為0.9W.
答:(1)R1的電阻為10Ω;
(2)電路消耗的最小功率為1.2W;
(3)滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率為0.9W.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵,難點(diǎn)是滑動(dòng)變阻器消耗電功率表達(dá)式的正確應(yīng)用.
7.(2017•?悼h模擬)如圖所示,電源電壓為6V,小燈泡標(biāo)有“4V 1.6W”的字樣,定值電阻R=20Ω,不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響,滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“0~20Ω,1A”字樣.求:
(1)小燈泡的電阻為多大?
(2)若只閉合S,S1時(shí),要使電路消耗的功率最小,此時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向哪端移動(dòng)?此時(shí)消耗最小功率是多少W?
(3)若電流表的測(cè)量范圍為0~0.6A,電壓表的測(cè)量范圍為0~3V,當(dāng)只閉合S與S2時(shí),在不損壞用電器的前提下,求滑動(dòng)變阻器的取值范圍.
【分析】(1)根據(jù)燈牌銘牌確定其額定電壓與額定功率,應(yīng)用電功率的變形公式可以求出燈泡電阻;
(2)分析清楚電路結(jié)構(gòu),應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與電功率公式求出最小電功率;
(3)分析清楚電路結(jié)構(gòu),根據(jù)題意確定電路最大與最小電流,然后應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小與最大阻值,再確定其阻值變化范圍.
【解答】解:(1)由P=
可知,燈泡電阻: RL=
=
=10Ω;
(2)由圖示電路圖可知,只閉合S,S1時(shí)兩電阻串聯(lián),
由P=
可知,在電壓U一定時(shí),電路總電阻R越大,電路總功率越小,
只閉合S、S1,滑片移至b端時(shí)電路總電阻最大,功率最小,
最小功率:P=
=
=0.9W; (3)由P=UI可知,燈泡額定電流:IL=
=
=0.4A,
由圖示電路圖可知,當(dāng)只閉合S與S2時(shí)燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),
電流表的測(cè)量范圍為0~0.6A,燈泡額定電流為0.4A,則電路最大電流:I=0.4A,
由I=
可知,R總最小=RL+R滑=
=
=15Ω,
滑動(dòng)變阻器接入電路的最小電阻:R滑最小=R總最小﹣RL=15Ω﹣10Ω=5Ω,
電壓表的測(cè)量范圍為0~3V,滑動(dòng)變阻器兩端最大電壓:U滑最大=3V,
此時(shí)滑動(dòng)變阻接入電路的阻值最大,電路電流最小,
最小電路電流:I最小=
=
=
=0.3A,由I=
可知,R滑最大=
=
=10Ω,
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是:5Ω~10Ω;
答:(1)小燈泡的電阻為10Ω;
(2)若只閉合S,S1時(shí),要使電路消耗的功率最小,此時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向b端移動(dòng),此時(shí)消耗最小功率是0.9W;
(3)滑動(dòng)變阻器的取值范圍是:5Ω~10Ω.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了歐姆定律和電功率計(jì)算公式的應(yīng)用,解決本題的關(guān)鍵:一是串并聯(lián)電路的識(shí)別和串并聯(lián)電路電壓、電流以及電阻特點(diǎn)的應(yīng)用,二是根據(jù)已知條件找到滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)范圍,三是歐姆定律和電功率公式的靈活應(yīng)用.
8.(2017•西鄉(xiāng)塘區(qū)校級(jí)三模)用如圖所示的裝置來(lái)提升水下物體C,C的體積為0.02m3、重800N,其中AB是一個(gè)以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿,且AO:OB=1:2,小明站在B端豎直向下拉繩子,小明的體重為500N,不計(jì)繩重和摩擦.物體C全部離開水面時(shí)杠桿剛好在水平位置.己知每個(gè)滑輪的重力為50N,杠桿的重力及滑輪與軸的摩擦不計(jì),求:
(1)物體C未出水面時(shí)受到的浮力:
(2)物體C未出水面時(shí)受到繩子的拉力Fc;
(3)物體C未出水面時(shí)滑輪組的機(jī)械效率(結(jié)果保留一位小數(shù));
(4)若小明用這個(gè)裝置將物體完全拉出水面,這個(gè)物體的最大重力是多少.
【分析】(1)根據(jù)F浮=ρ水gV排求出物體C未露出水面時(shí)受到的浮力;
(2)對(duì)物體C受力分析可知,物體C受到豎直向上的浮力和拉力以及豎直向下的重力作用,據(jù)此求出物體C受繩子的拉力;
(3)先根據(jù)F=
(G動(dòng)+GC)求出作用在滑輪繩子上的力,然后根據(jù)η=
=
=
可知求出滑輪組的機(jī)械效率; (4)根據(jù)圖示可知,當(dāng)B端的作用力為500N時(shí),物體的重力最大;先根據(jù)杠桿平衡條件求出A端最大作用力,然后根據(jù)FA=
(G動(dòng)+G物)的變形即可求出物體的最大重力.
【解答】解:(1)物體C未出水面時(shí)受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N;
(2)物體C未出水面時(shí)受到繩子的拉力:Fc=G﹣F浮=800N﹣200N=600N;
(3)物體C未出水面時(shí),作用在滑輪繩子上的力: