物理
在课外活动中,朱老师给出了下列器材:电源(电压为6v)、一个定值电阻(9Ω)、一个滑动变阻器(最大阻值是30Ω)、电压表、开关和导线若干.活动中小明同学设计的电路如图所示,在正确连线和调节滑片后,小明测出的数据如下表一所示.表一: 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压表示数(V) 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 电流表示数(A) 0.17 0.22 0.28 0.34 0.39 0.44 0.50

2019-06-21

在课外活动中,朱老师给出了下列器材:电源(电压为6v)、一个定值电阻(9Ω)、一个滑动变阻器(最大阻值是30Ω)、电压表、开关和导线若干.活动中小明同学设计的电路如图所示,在正确连线和调节滑片后,小明测出的数据如下表一所示.
表一:
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
电压表示数(V) 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
电流表示数(A) 0.17 0.22 0.28 0.34 0.39 0.44 0.50 0.56
功率(W) 0.77 0.88 0.98 1.02 0.98 0.88 0.75 0.56
小明通过分析数据提出了一个猜想:“在电源电压不变的情况下,图中的定值电阻和滑动变阻器的阻值相等时,滑动变阻器的功率最大”.为了验证猜想是否正确,小明用一个阻值为10Ω的电阻把原电路中的定值电阻换下,进行了一次验证,数据记录如下表二.
实验次数 1 2 3 4
电压表示数(V) 4.5 4.0 3.5 3.0
电流表示数(A) 0.15 0.20 0.25 0.30
变阻器电阻(Ω) 30.0 20.0 14.0 10.0
变阻器功率(W) 0.68 0.80 0.86 0.90
(1)由于粗心,小明没有在表格一中写明是什么器材的功率,你认为它是什么物理器材的功率?并写出它的“功率”的变化情况.
(2)根据表二,你认为小明这次实验是否能验证其猜想?简述理由.
(3)现物理实验室有三个定值电阻,阻值分别是20Ω、30Ω、40Ω.为了继续验证小明的猜想,必须更换原来的电阻(9Ω),应该选择组值多大的定值电阻?更换好合适的定值电阻后,小明还想使电路的总功率达到最小.电路的总功率达到最小时,滑动变阻器阻值必须调到多大?电路的最小总功率是多大?
优质解答

(1)定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,由公式P=UI可知,电功率是滑动变阻器的电功率;电流表的示数变大,说明电路中的总电阻变小,故滑动变阻器的电阻变小,而滑动变阻器的功率先变大后变小.
(2)不能.为了验证定值电阻和滑动变阻器的阻值相等时,滑动变阻器的功率最大,应该保持定值电阻和滑动变阻器的阻值相同,同为10Ω,而滑动变阻器的阻值一直在变化,滑动变阻器的功率一直变大.
(3)为了保证定值电阻和滑动变阻器的阻值相等,在选择时滑动变阻器的最大阻值应大于定值电阻R的阻值,因此选择20Ω的定值电阻;
要想让电路中的电阻达到最大,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,因此滑动变阻器应调到30Ω;
R=R+R=20Ω+30Ω=50Ω,
P=
U2
R
=
(6V)2
50Ω
=0.72W.
答:
(1)是滑动变阻器的功率.随着滑动变阻器阻值的减小,滑动变阻器的功率先变大后变小.
(2)不能,因为滑动变阻器的功率一直变大.
(3)选择20Ω的定值电阻;滑动变阻器应调到30Ω;电路的最小总功率为0.72W.

(1)定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,由公式P=UI可知,电功率是滑动变阻器的电功率;电流表的示数变大,说明电路中的总电阻变小,故滑动变阻器的电阻变小,而滑动变阻器的功率先变大后变小.
(2)不能.为了验证定值电阻和滑动变阻器的阻值相等时,滑动变阻器的功率最大,应该保持定值电阻和滑动变阻器的阻值相同,同为10Ω,而滑动变阻器的阻值一直在变化,滑动变阻器的功率一直变大.
(3)为了保证定值电阻和滑动变阻器的阻值相等,在选择时滑动变阻器的最大阻值应大于定值电阻R的阻值,因此选择20Ω的定值电阻;
要想让电路中的电阻达到最大,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,因此滑动变阻器应调到30Ω;
R=R+R=20Ω+30Ω=50Ω,
P=
U2
R
=
(6V)2
50Ω
=0.72W.
答:
(1)是滑动变阻器的功率.随着滑动变阻器阻值的减小,滑动变阻器的功率先变大后变小.
(2)不能,因为滑动变阻器的功率一直变大.
(3)选择20Ω的定值电阻;滑动变阻器应调到30Ω;电路的最小总功率为0.72W.
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