分析 由電路圖可知,R于R0串聯(lián),電流表測(cè)電路中的電流.
(1)首先判斷出水池內(nèi)水的高度增加時(shí)浮標(biāo)移動(dòng)的方向和滑片移動(dòng)的方向,然后判斷R接入電路中電阻的變化,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化;
(2)金屬滑片正好在R的中央時(shí)電流表示數(shù)為0.4A,根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻,利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的電阻,進(jìn)一步求出R的總電阻;
(3)水深為h時(shí)電流表示數(shù)為0.6A,根據(jù)W=I2Rt求出5分鐘R0消耗的電能;
(4)先求出水深從0.5H到H時(shí)阻值變化量,然后根據(jù)浮標(biāo)高度與滑動(dòng)變阻器R的金屬滑片下移(或上移)的距離成正比,即可求出水全部流出時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值大小,根據(jù)歐姆定律即可求出電流表的示數(shù).
解答 解:由電路圖可知,R于R0串聯(lián),電流表測(cè)電路中的電流.
(1)隨著水池內(nèi)水的高度增加,浮標(biāo)上移,滑片下移,R接入電路中的電阻減小,電路中的總電阻減小,
由I=$\frac{U}{R}$可知,電路中的電流增大,即電流表的示數(shù)將增大;
(2)金屬滑片正好在R的中央時(shí),電流表示數(shù)為0.4A,
電路中的總電阻:R總=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.4A}$=30Ω,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,變阻器接入電路中的電阻:$\frac{1}{2}$R=R總-R0=30Ω-20Ω=10Ω,
則R的總電阻R=2×10Ω=20Ω;
(3)水深為h時(shí),電流表示數(shù)I′=0.6A,則5分鐘R0消耗的電能:
W0=(I′)2R0t=(0.6A)2×20Ω×5×60s=2160J;
(4)當(dāng)電路中電流為0.4A時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為10Ω;
當(dāng)電路中的電流I′=0.6A時(shí),電路中的總電阻:
R總′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{0.6A}$=20Ω,
此時(shí),變阻器接入電路中的電阻:
R′=R總′-R0=20Ω-20Ω=0Ω,
又因?yàn)楦?biāo)高度與滑動(dòng)變阻器R的金屬滑片下移(或上移)的距離成正比,且當(dāng)浮標(biāo)從0.5H到H時(shí),滑動(dòng)變阻器的電阻變化為10Ω-0Ω=10Ω,
所以當(dāng)池中水全部流出時(shí),浮標(biāo)從0.5H到0,因此滑動(dòng)變阻器的阻值變化仍然為10Ω,
當(dāng)池中水全部流出時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為R″=10Ω+10Ω=20Ω,
此時(shí),電流表的示數(shù):
I″=$\frac{U}{R″+{R}_{0}}$=$\frac{12V}{20Ω+20Ω}$=0.3A.
答:(1)增大;
(2)滑動(dòng)變阻器的總電阻R為20Ω;
(3)水高度為h時(shí),5分鐘R0消耗的電能為2160J;
(4)當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)表示池中的水已全部流出.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是分析水池內(nèi)水的高度變化時(shí)R接入電路中電阻的變化.
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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普通節(jié)能燈 | 220 | 12 | 8000 | 20 |
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