Question

運(yùn)用知識(shí)解決問題：
（1）如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置圖中，屬于研究電動(dòng)機(jī)原理的是

（1）

，這個(gè)過程中

電

能轉(zhuǎn)化為

機(jī)械

，電動(dòng)機(jī)在生活中的應(yīng)用實(shí)例有

電風(fēng)扇

、

洗衣機(jī)

．


（2）如圖2是繼電器利用低電壓來間接控制高電壓電路的一個(gè)裝置電路．當(dāng)?shù)蛪弘娐返拈_關(guān)S閉合時(shí)，電磁鐵具有

磁性

，銜鐵被

吸下

，觸點(diǎn)

接觸

，使高壓工作電路中有電流通過，電動(dòng)機(jī)工作．
（3）如圖3的電路盒面板上有兩個(gè)燈L₁、L₂，兩個(gè)開關(guān)S₁、S₂，一個(gè)電壓表，一個(gè)電流表．在不打開盒子的情況下，為探究盒內(nèi)電路結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

只閉合開關(guān)	S1	S2	S1、S2
L1	不亮	亮	不亮
L2	不亮	亮	亮
電流表示數(shù)	無示數(shù)	有示數(shù)0.2A	有示數(shù)0.3A
電壓表示數(shù)	無示數(shù)	有示數(shù)1.6V	有示數(shù)2.8V

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況在方框內(nèi)畫出盒內(nèi)電路的電路圖．

（4）如圖4所示電路中，電源電壓12V保持不變，小燈泡L的規(guī)格為“6V 3W”，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為12Ω，電流表的量程為0～3A．
①當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都斷開時(shí)，小燈泡L恰能正常發(fā)光，R₁的阻值為多大？
②當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，變阻器接入電路的阻值不得小于多少？整個(gè)電路的電功率的變化范圍是多少？

Answer 1

分析：（1）電動(dòng)機(jī)的原理是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用，依據(jù)這一點(diǎn)對(duì)照各圖中的裝置進(jìn)行比較，并分析其能量轉(zhuǎn)化情況；
（2）分析電磁繼電器的工作情況要找到合適的順序，依次進(jìn)行分析，判斷其工作的過程；
（3）對(duì)照表格中的現(xiàn)象，逐一確定各元件所起的作用，必要時(shí)做出假設(shè)進(jìn)行分析；
（4）要明確當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都斷開時(shí)，開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，電路的工作情況如何，再利用歐姆定律、電功率的公式以及串并聯(lián)電路中的電流、電壓等特點(diǎn)進(jìn)行綜合的分析和計(jì)算，必要時(shí)畫出草圖幫助分析．

解答：解：（1）讀圖可知，圖（1）是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的裝置圖，符合電動(dòng)機(jī)的原理；在其工作過程中將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，生活中的電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等都是利用了電動(dòng)機(jī)來工作的；
（2）電磁繼電器的左側(cè)為控制電路，右側(cè)為工作電路，當(dāng)開關(guān)閉合后，電磁鐵獲得磁性，吸引銜鐵向下運(yùn)動(dòng)，使觸點(diǎn)接觸，工作電路接通，電動(dòng)機(jī)工作；
（3）依次分析表中的數(shù)據(jù)與現(xiàn)象可以看出，當(dāng)S₁單獨(dú)閉合后，所有元件均不工作，說明它的位置不在干路，只能控制個(gè)別元件的工作；當(dāng)S₂單獨(dú)閉合后，所有元件均工作，說明它控制著整個(gè)電路的通斷；當(dāng)S₁S₂同時(shí)閉合時(shí)，燈L₂不亮，說明它被短路，并通過電壓表示數(shù)的變化可知，這不是一個(gè)并聯(lián)電路，由此綜合得出電路是一個(gè)串聯(lián)電路，S₂控制整個(gè)電路，S₁與L₁并聯(lián)，電壓表測(cè)L₂兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．如圖所示．
（4）①當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都斷開時(shí)，小燈泡L與 R₁串聯(lián)，小燈泡L恰能正常發(fā)光：
R_L=

U2

P

=

(6V)2

3W

=12Ω，
∵U_L=6V，∴U₁=12V-6V=6V=U_L
又∵

UL

U1

=

RL

R1

∴R₁=12Ω；
②當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，R₁ 與 R₂組成并聯(lián)電路，要使電流表安全使用，電路中的總電流最大為3A．
I₁=

U

R1

=

12V

12Ω

=1A，∴I₂=I_--I₁=3A-1A=2A，∴R₂=

U

I2

=

12V

2A

=6Ω
此時(shí)整個(gè)電路的電功率P=UI=12V×3A=36W，
當(dāng)R₂接入電路中的阻值為12Ω時(shí)，總電阻為R=

R1

2

=6Ω，
此時(shí)整個(gè)電路的電功率P′=

U2

R

=

(12V)2

6Ω

=24W，
∴當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，變阻器接入電路的阻值不得小于6Ω；整個(gè)電路的電功率的變化范圍是24～36W．
故答案為：（1）（1），電，機(jī)械，電風(fēng)扇、洗衣機(jī)；
（2）磁性，吸下，接觸；
（3）如圖所示；
（4）①R₁的阻值為12Ω；
②變阻器接入電路的阻值不得小于6Ω；整個(gè)電路的電功率的變化范圍是24～36W．

點(diǎn)評(píng)：在這里所需要解決的幾個(gè)問題的中，（1）主要考查了電動(dòng)機(jī)的原理，明確其原理是指通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力，就能輕松解決相關(guān)的問題了；
（2）主要考查了電磁繼電器工作過程的分析，找準(zhǔn)工作順序，依次判斷各元件的工作情況即可；
（3）是一個(gè)較有難度的題目，必須通過表格中的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，明確開關(guān)的作用、電壓表、電流表的測(cè)量對(duì)象、判斷出電路的串并聯(lián)性質(zhì)，最后畫出電路圖，多做一些有益的假設(shè)可幫助我們做出判斷；
（4）本題的綜合性較強(qiáng)，但解決的關(guān)鍵還是對(duì)電路性質(zhì)的準(zhǔn)確判斷，在明確電路性質(zhì)后，再綜合運(yùn)用相關(guān)公式和規(guī)律進(jìn)行分析來幫助解決．