Question

1．如圖甲是小明制作的防盜報(bào)警裝置示意圖，其中工作電路電源電壓U₁=6伏，指示燈L的額定電壓U_L=2.5伏，定值電阻R₀=350歐；控制電路電源電壓U₂=1.5伏，磁敏電阻R_x的阻值隨其所處位置磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化關(guān)系如圖乙所示，當(dāng)窗戶(hù)分別處在軌道A、B、C處時(shí)，磁敏電阻R_x所處位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為a、b、c，閉合開(kāi)關(guān)S₁和S₂后，當(dāng)窗戶(hù)關(guān)閉時(shí)，指示燈亮，蜂鳴器不工作；當(dāng)窗戶(hù)打開(kāi)一定程度時(shí)，指示燈熄滅，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲．
（1）將窗戶(hù)移至A點(diǎn)時(shí)，窗戶(hù)關(guān)閉，閉合開(kāi)關(guān)S₁，指示燈L正常發(fā)光，求此時(shí)指示燈L消耗的電功率．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
（2）已知電磁鐵線(xiàn)圈中的電流達(dá)到3毫安時(shí)，電磁鐵的銜鐵剛好被吸下，指示燈L熄滅，蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警．現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R_P的滑片，使其接入電路的阻值為其最大阻值的$\frac{2}{3}$，當(dāng)窗戶(hù)移至軌道B點(diǎn)位置時(shí)，蜂鳴器恰好開(kāi)始報(bào)警．若要求窗戶(hù)移至軌道C點(diǎn)位置時(shí)蜂鳴器才開(kāi)始報(bào)警，此時(shí)能否通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)？請(qǐng)通過(guò)計(jì)算加以說(shuō)明．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，電磁鐵線(xiàn)圈電阻忽略不計(jì)）

Answer 1

分析 （1）工作電路中燈泡和R₀串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電流，再根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（2）由圖象讀出窗戶(hù)移至B點(diǎn)和C點(diǎn)時(shí)，磁敏電阻的電阻值，根據(jù)歐姆定律列出等式，解出滑動(dòng)變阻器的最大阻值，再判斷是否能通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警．

解答 解：（1）閉合開(kāi)關(guān)S₁，燈泡和R₀串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，其兩端的電壓為U_L=2.5V，R₀兩端的電壓U₀=U₁-U_L=6V-2.5V=3.5V，
電路中的電流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{3.5V}{350Ω}$=0.01A，
燈泡的額定功率P=U_LI=2.5V×0.01A=0.025W；
（2）由圖象乙可知，窗戶(hù)移至B點(diǎn)和C點(diǎn)時(shí)，磁敏電阻的電阻值分別為400Ω和300Ω，
由歐姆定律可得：
當(dāng)窗戶(hù)移至軌道B點(diǎn)位置時(shí)，蜂鳴器恰好開(kāi)始報(bào)警，控制電路中的總電阻R=$\frac{{U}_{2}}{I′}$=$\frac{1.5V}{0.003A}$=500Ω，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=R-R_磁B=500Ω-400Ω=100Ω，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為其最大阻值的$\frac{2}{3}$，所以滑動(dòng)變阻器的最大阻值為150Ω，
當(dāng)窗戶(hù)移至軌道C點(diǎn)位置時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)該為R_滑′=R-R_磁C=500Ω-300Ω=200Ω，但是滑動(dòng)變阻器的最大阻值為150Ω，
所以若要求窗戶(hù)移至軌道C點(diǎn)位置時(shí)蜂鳴器才開(kāi)始報(bào)警，此時(shí)不能通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)．
答：（1）此時(shí)指示燈L消耗的電功率0.025W；
（2）不能通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)歐姆定律、電功率、串聯(lián)電路的電壓、電阻特點(diǎn)的理解和掌握，讀懂電路圖和圖象是解決此題的關(guān)鍵．