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[试卷] 上海中考物理电学计算题答案与详解

上海中考物理电学计算题答案与详解

试题回放:

  如图所示的电路中,电源电压为16伏且保持不变,滑动变阻器R2上标有“100Ω 1A”字样,闭合电键S后,要求在滑动变阻器移动过程中,三个电表分别能达到满刻度,请写出所有满足要求的定值电阻的阻值,并求出选取对应电阻值时电流所能达到的最小值。




  分析过程如下:

  假设我们在适当的范围内移动滑片P,使得R2逐渐变小(如图所示应该是滑片P向左滑动),在这个动态过程中,我们知道V2表读数不断减小,V1表读数不断变大,而A表读数不断变大,而由题设条件可知,A表的最大满偏值是0.6A(变阻器限制电流为1A,所以电流表不可能在3A满偏)关于两个电压表的满偏值,我们可以分以下两种情况。

  (1)     V1:0~3V;V2:0~15V;A:0~0.6A


  滑片P在某个位置时,V2表已经满偏且读数为15V,此时滑片P向右移动过程中,V2开始减小(满偏结束),V1表从原来的1V(此时V1=16V-15V=1V)读数开始变大,同时伴随着电流表A的读数的变大,当滑片P右移到另一位置时,V1表读数正好增大为满偏电压为3V,这里要注意的是此时滑片P不允许再向右移动了,否则会导致V1表读数超过3V导致电表损坏,那么也就是说此时电路中的电流也必须达到A表的最大满偏值0.6A,要不然是做不到三个表的读数都能达到满刻度的,换句话说就是,V1表和A表的满偏是在同一点上出现的,U1=IR1 很明显U1和I是成正比关系的,所以必须是同时出现满偏的。

  于是,当V1和A正好满偏时,U1=3V,I=0.6A,此时R1=U1/I=3V/0.6A=5Ω。同时也可以知道此时R2=16/0.6 - 5=21.67Ω。

  (2)V1:0~15V;V2:0~3V;A:0~0.6A


  还有种情况是滑片P在某个位置时,V2表已经满偏达到3V,此时P开始向右移动过程中,V2表开始减小(满偏结束),V1和A表读数开始同时变大,同理当P向右移动到另一位置时,V1表达到满偏15V,此时电流表A也必须是满偏时刻读数为0.6A,P不可能再继续向右移动了(否则A和V1表同时损坏)。

  于是,当V1和A正好同时满偏时,U1=15V,I=0.6A,此时R1=U1/I=15V/0.6A=25Ω。同时也可以求出此时R2的阻值,R2=16/0.6-25=1.67Ω。

  所以,满足要求的电阻R1的值为5欧或25欧。


  接下去讨论R1对应电阻值时,电路中电流的最小值。我们可以肯定的是,电路中电流出现最小值时必定就是第一次滑片P所在的位置,也就是说电流最小值肯定出现在V2表满偏时,因为此时电路中总电阻是最大的,总电流必然是最小的。再分两种情况讨论:

  (1)R1=5Ω 时,V2满刻度时为15V,此时电路电流为 I=(U-U2)/R1=(16V-15V)/5Ω=0.2A;
  (2)R1=25Ω 时,V2满刻度时为3V,此时电路电流为 I=(U-U2)/R1=(16V-3V)/25Ω=0.52A;
  综合比较一下,可知满足要求的电阻R1的值为5欧时,电路中会出现电流最小值 Imin=0.2A。.

附件

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2009-6-22 09:17

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