初中物理电学典题详解第334题:电学综合题,D项巧用数学法

志专践行者 2024-08-18 17:22:38

334.如图电路中,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V。在电路安全的情况下,闭合开关S,当滑片移到滑动变阻器的b端时,电压表的示数为4伏,10秒内定值电阻R1做功为5焦;当滑片P移到滑动变阻器的中点时,电压表的示数为3伏。下列说法正确的是

A.电源电压为8V

B.定值电阻R1为16Ω

C.为保证电路安全,滑片移动过程中,变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为0Ω~20Ω

D.为保证电路安全,滑片移动过程中,变阻器R2消耗功率允许的变化范围为0.72W~1.125W

解析:1分析电路图可知:

①R1与R2串联,

②V测R2两端电压U2,

③A测电路中电流I,

④R2滑片左移阻值变小,至a端为0,

右移阻值变大,至b端最大,且设为aΩ;

2由题意可知:

2.1当P置于b端时:

①R2=aΩ,U2=4V,

②W1=5J,t=10s,

则U=U2+U2R1/R2

=4V+4V×R1/aΩ,❶

P1=W1/t=0.5W,

即P1=U1²/R1=(U-U2)²/R1

即(U-4V)²/R1=0.5W;❸

2.2当P置于中点时:

①R2=aΩ/2,

②U2=3V,

则U=U2+U2R1/R2

=3V+3V×R1/aΩ/2

=3V+6V×R1/aΩ,❷

联立❶❷R1=aΩ/2,U=6V,❹

将❹代入❸得:a=16,即R2max=16Ω,R1=8Ω;

3由题意可知:0<I≤0.6A

P2=UI-I²R1

=8Ω×I²-6V×I

=8Ω×(I²-3A/4×I)

=8Ω×(I-3A/8)²+1.125W,

所以当I=3A/8=0.375A时,P2max=1.125W,

当I=0.6A时,p2min=0.72W,

所以P2的范围为0.72~1.125W。

综上:D正确。

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