设计一个简单的电路,可选用的器材有:直流电源、定值电阻、滑动变阻器、小灯泡、开关和若干导线.要求:电源电压为9V且保持不变,滑动变阻器的滑片无论怎样滑动,都能使标有“5V 5W“字样的小灯泡的实际功率在1.25W~5.0W的范围内变化(不考虑温度对电阻的影响).请根据要求:
(1)在右边虚线框内画出你所设计的电路图.
(2)试确定定值电阻的阻值和滑动变阻器的最大阻值.
试题答案
解:(1)灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电路图如如图所示,
(2)灯L的电阻:RL===5Ω,
P在R'左端时,滑动变阻器接入电路的电阻值为零,灯L的功率为最大,其值为5W,R1两端电压
U1=U-UL=9V-5V=4V,
R1===4Ω,
P在R'右端时,滑动变阻器接入电路的电阻值为最大值,L的功率最小:PL'=1.25W
此时L两端的电压为UL',由=,得UL'=2.5V,
电流I′===0.5A,
电路总电阻R总===18Ω,
所以滑动变阻器的最大阻值为:R'max=R总-R1-RL=9Ω.
答:定值电阻的阻值和滑动变阻器的最大阻值分别为4Ω和9Ω.
试题解析
(1)由题意可知,小灯泡额定电压小于电源电压,所以必须串联电阻分压.
(2)已知灯泡的额定电压和额定功率,根据公式R=先计算灯泡的电阻,当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路电阻为0,灯泡的功率最大,可以求出定值电阻两端的电压,进一步求出电阻的大小,当P在最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,灯泡功率最小,求出灯泡的实际电压,进一步求出电路电流,根据欧姆定律求出电路总电阻,从而求出滑动变阻器的最大阻值.
点评:本题考查电路的设计和欧姆定律的应用,难点是设计电路图,关键是各种公式及其变形的灵活运用,还要知道串联电路的电压规律.
高考物理16大解题技巧:大部分学生犯错误都会有“共性的错误”和“个别的错误”。“个别的错误”必须得攻克,因为别人都会,而你不会,你就会被落得更远。“共性的错误”是出题人本来就知道大多数人都会共有的缺点,从而设下陷阱故意让你去钻,所以最好的方法就是在下笔之前、审题之时就识破其圈套。谁能提前做到这一点,谁就可以比别人先胜一筹,从而更能稳操胜券。