Question

6．（1）重為20N的木箱靜止在斜面上，請(qǐng)?jiān)趫D1中作出木箱受到重力的示意圖．
（2）請(qǐng)根據(jù)圖2中小磁針靜止時(shí)的指向，標(biāo)出通電螺管中的電流方向．
（3）某電暖器，銘牌上標(biāo)有“220V、400W”，簡(jiǎn)化電路如圖3所示，調(diào)溫器壞后，想去掉調(diào)溫器通過(guò)增加一只開(kāi)關(guān)和一只電阻R₂把它改裝成R₁的發(fā)熱功率可以高低兩檔轉(zhuǎn)換，并要求：高檔發(fā)熱功率為400W，低檔時(shí)通過(guò)R₁的電流值為高檔時(shí)的四分之一，請(qǐng)你設(shè)計(jì)出這個(gè)方案，要求：①在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出符合要求的電路圖；②計(jì)算滿(mǎn)足要求的電阻R₂的阻值為363Ω．

Answer 1

分析 （1）畫(huà)重力的示意圖首先確定重心，然后沿重力方向（豎直向下）畫(huà)一條帶箭頭的線(xiàn)段表示這個(gè)力；
（2）先根據(jù)小磁針的指向判斷出通電螺線(xiàn)管的磁極，再用安培定則判斷電流的方向．
（3）①電源電壓不變，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，兩電阻串聯(lián)時(shí)，電阻大時(shí)，發(fā)熱功率小，只有一個(gè)電阻時(shí)，電路電阻小時(shí)，發(fā)熱功率大．
（2）已知電暖器的額定電壓和額定功率，根據(jù)公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電暖器發(fā)熱電阻，S閉合時(shí)處于高檔，算出通過(guò)R₁的電流，S斷開(kāi)時(shí)，處于低檔，算出此時(shí)R₁上通過(guò)的電流和分擔(dān)的電壓，進(jìn)一步算出R₂應(yīng)分但的電壓，最后根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$求出串聯(lián)電阻R₂的阻值．

解答 解：（1）圖中已標(biāo)出重心，從重心開(kāi)始畫(huà)一個(gè)豎直向下的線(xiàn)段，標(biāo)上箭頭，最后用G表示出重力即可．

（2）由小磁針的指向可知，通電螺線(xiàn)管的右端為S極，左端為N極．根據(jù)安培定則，右手大拇指指左端，四指指向?yàn)殡娏鞣较颍?br />
（3）①開(kāi)關(guān)閉合時(shí)在高檔，只有一個(gè)電阻R₁工作，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)在低擋，兩電阻串聯(lián)．如下圖．

②電暖器發(fā)熱電阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{400W}$=121Ω，
如圖，S閉合時(shí)處于高檔，通過(guò)R₁的電流：
I₁=$\frac{P}{U}$$\frac{400W}{220V}$=$\frac{20}{11}$A，
S斷開(kāi)時(shí)，處于低檔，R₁上要求通過(guò)的電流：I₂=$\frac{1}{4}$×I₁=$\frac{5}{11}$A，
R₁兩端電壓：U₁=I₂R₁=$\frac{5}{11}$A×121Ω=55V，
R₂應(yīng)分壓：U₂=220V-55V=165V，
需要串聯(lián)R₂的阻值：R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{165V}{\frac{5}{11}A}$=363Ω．
故需要串聯(lián)363Ω的電阻滿(mǎn)足要求．
故答案為：363Ω．

點(diǎn)評(píng) 此題考查畫(huà)力的示意圖的方法，安培定則、電路圖的設(shè)計(jì)和歐姆定律的應(yīng)用，其中（3）題的關(guān)鍵是知道開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與閉合時(shí)電路的連接情況和各個(gè)電學(xué)公式及其變形的靈活運(yùn)用．