2021年泉州市初中物理竞赛试题第17题解析

发布于 2021-05-17 12:25 ,所属分类:初高中物理学习资料

L上标有“6V 3W”字样,电压表量程为0~6V,R0的电阻为12Ω,只闭合S1,滑动变阻器滑片P置于中点处时,灯L恰好正常发光;闭合开关S1S2,移动滑片至最大阻值处,灯L的功率只有额定功率的1/4,(灯丝电阻不随温度变化)求:

(1)滑动变阻器的最大阻值及电源电压;

(2)闭合S1、s2时,请写出电压表示数U'与滑动变阻器接入电路的阻值R'的关系式,并求出电路的最小功率?

(3)闭合S1、s2时,在保证电路安全的情况下,求滑动变阻器的最大功率?

解析过程:

(1)只闭合S1小灯泡RL和滑动变阻器R串联,且滑片最右时滑动变阻器的阻值最大。当P位于中点时,L正常发光,则UL=3V,I=P/U=3W/6V=0.5A

U=6V+0.5*R/2 ①

闭合开关S1S2,移动滑片至最大阻值处,小灯泡RL和R0并联,

并与滑动变阻器R串联

当P在最右端时,R总=RL R0/ (RL +R0)+R=6Ω+R

Il= P/U=0.75W/3V=0.25A

I0=U/R0=3V/12Ω=0.25A

U=0.5*R+3V ②

由①②解得:U=9V R=12Ω

(2) 闭合S1、s2时,电压表测量滑动变阻器两端电压;

U'=I R'=9v/(6Ω+ R')* R'=9 R'/(6Ω+ R')

滑动变阻器的阻值最大,电路的功率最小

P=U2/R总=(9V)2/18Ω=4.5W

(3)闭合S1、s2时,在保证电路安全的情况下,当R= RL R0/ (RL +R0=6Ω

滑动变阻器的功率最大,U=4.5V,没有超过量程。

滑动变阻器的最大功率:P=U2/R=(4.5V)2/6Ω=3.375W

点评:本题综合性较强,是一道难题。数学知识中的列方程、解析式、一元二次方程都有涉及到,对于学生数理结合能力要求较高。



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