分析 (1)由P=U2R計算R1的阻值;
(2)由P=Wt計算R1正常工作100s消耗的電能;
(3)由圖知,三個電阻串聯(lián),電壓表V1測R1和R2的電壓,電壓表V2測R3和R2的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路中電流、電壓特點和歐姆定律表示出R2連入不同阻值時R1和R3的電流,解方程可得U1、U2,從而計算出R3的阻值;
(4)分析將三個電阻接入AB和CD處,由三個電阻的規(guī)格和兩電阻功率差要求,根據(jù)電路特點和電功率計算分析判斷.
解答 解:
(1)由題知R1的額定電壓和額定功率,由P=U2R可得R1的阻值:
R1=U2額P額=(35V)2245W=5Ω;
(2)由P=Wt可得R1正常工作100s消耗的電能:
W=P額t=245W×100s=2.45×104J;
(3)由圖甲知,三個電阻串聯(lián),電壓表V1測R1和R2的電壓,電壓表V2測R3和R2的電壓,
由串聯(lián)電路特點當(dāng)R2的阻值為Rm時:IR1=IR3,
歐姆定律有:U−U2R1=U−U1R3…①
因為U1=45U2,所以:U−U2R1=U−45U2R3,即:60V−U2R1=60V−45U2R3…②
同理,當(dāng)R2的阻值為R0時,IR1′=IR3′,
U−U2′R1=U−U1′R3,
因為U′1=34U1,U′2=910U2,所以:U−910U2R1=U−34U1R3=U−34×45U2R3=U−35U2R3,即:60V−910U2R1=60V−35U2R3…③
②÷③得:325U22-6U2=0,
解得:U2=50V,
所以:U1=45U2=45×50V=40V;
將U1、U2代入①可得:R3=2R1=2×5Ω=10Ω;
(4)已知R1的額定電壓35V,額定功率245W,由P=UI可得R1正常工作電流:I1=P額U額=245W35V=7A;
變阻器最大值R2=70Ω;R3=10Ω,額定電流I3=7A.
電阻分別連入電路的“AB”和“CD”處兩電阻串聯(lián),
①若將R1和R3分別接入AB、CD間,由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得電路中電流:
I=UR1+R3=60V5Ω+10Ω=4A,
由P=I2R可得:P3-P1=I2R3-I2R1=(4A)2×10Ω-(4A)2×5Ω=80W<200W,不會導(dǎo)致檢測裝置報警;
②若將R1和R2分別接入AB、CD間,電路中最大電流I=I1=7A,此時變阻器連入阻值最小,
此時R1正常工作,即P1=245W,
P2=U2I=(U-U額)I=(60V-35V)×7A=175W,
P1-P2=245W-175W=70W<200W,
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律以及電功率公式有:
R2的功率:P2=I2R2=(UR1+R2)2×R2=U2R2(R1−R2)2+4R1R2
當(dāng)R1=R2=5Ω時R2的功率有最大值,P2最大=U2R24R1R2=(60V)2×5Ω4×5Ω×5Ω=180W,
此時R1的功率:P1=P2最大=180W,兩電阻功率差不超過200W;
③若將R2和R3分別接入AB、CD間,
若連入阻值為0,功率為0,則P3=U2R3=(60V)210Ω=360W,兩電阻功率差大于200W,檢測裝置會報警;
兩電阻功率差不超過200W,
由串聯(lián)電路特點、歐姆定律和電功率公式有:
P3-P2=I2R3-I2R2=I2(R3-R2)=(UR3+R2)2(R3-R2)≤200W,
即:(60V10Ω+R2)2(10Ω-R2)≤200W,
解得:R2≥2Ω、R2≥-40Ω(舍去),
所以報警時變阻器R2的取值范圍為0-2Ω.
答:(1)R1的阻值為5Ω;
(2)R1正常工作100s消耗的電能為2.45×104J;
(3)R3的阻值為10Ω;
(4)R1和R3、R1和R2分別接入電路始終不會導(dǎo)致檢測裝置報警,R2和R3分別接入電路會導(dǎo)致檢測裝置報警,報警時R2的取值范圍0-2Ω.
點評 本題考查了串聯(lián)電路特點、歐姆定律電功率公式的應(yīng)用,正確識別電路的連接方式和電壓表所測電壓,充分利用串聯(lián)電路特點和R2取值不同情況下電壓表示數(shù)關(guān)系是解題的關(guān)鍵.本題計算計算量大,過程復(fù)雜,有相當(dāng)?shù)碾y度.
科目:初中物理 來源: 題型:實驗探究題
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科目:初中物理 來源: 題型:計算題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 運動員發(fā)球時,手會感到疼,是因為力能改變物體的形狀 | |
B. | 運動員在用力扣球過程中沒有對排球做功 | |
C. | 運動員發(fā)出的排球,能繼續(xù)在空中飛行,是由于排球受到慣性力的作用 | |
D. | 運動員跳起攔網(wǎng),排球碰手后就改變運動方向,說明力能改變物體的運動狀態(tài) |
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