中學數學中涉及到歐姆定理和電功率的題目,一般難度較大,常常也是高考數學中的難點所在。本次南京市六區統考九年級數學期終卷第12題難度就比較大,屬于選擇題中的壓軸題。
下邊,一上去瞧瞧題目。
(12,2022,上海六區統考九年級數學期終卷)如圖所示,電源電流恒為12V,電壓表(0~0.6A,0~3A),從尺寸“20Ω1.5A”、“50Ω1.5A”、“60Ω1A”的滑動變阻器R中選擇一個,將它與10Ω的定值內阻分別以串聯和并聯的形式接入M、N之間.閉合開關S,聯通滑片,觀察到不同聯接形式中電流表的某兩次示數分別為0.2A和2.5A.應選用滑動變阻器的尺寸及在器件安全情況下R的最大功率是()
A.“20Ω1.5A”21.6W
B.“50Ω1.5A”18W
C.“50Ω1.5A”30W
D.“60Ω1A”12W
本題考點:
歐姆定理、電功率、串聯電路、并聯電路
解題方法:
排除法
解析:
我們先將定值內阻起名為R0.
(1)當滑動變阻器R和定值內阻R0以串聯和并聯形式接入M、N兩端時,將電路圖補充如下:
(2)由并聯的電路圖可知,此時定值內阻大道的電壓為12V/10Ω=1.2A,則支路的總電壓必小于1.2A.
所以,題干中的2.5A,應為并聯電路中的總電壓,0.5A為串聯電路中的總電壓。
(3)串聯時,滑動變阻器R接入電路中的電阻為:
(4)并聯時九年級電功率計算題,滑動變阻器R接入電路中的電阻為:
綜上可知,滑動變阻器R的電阻應小于等于50Ω九年級電功率計算題,且準許通過的電壓應小于等于1.3A.
而題干中提供的滑動變阻器類型為“20Ω1.5A”、“50Ω1.5A”、“60Ω1A”。而滿足要求的只有“50Ω1.5A”這個尺寸,所以題目中所選用滑動變阻器應為“50Ω1.5A”。
(5)由電功率公式可知,并聯形式時,在器件安全情況下R的最大功率為:
(6)由電功率公式可知,串聯方法時,電源最大的輸出電功率為:
所以,串聯方法時,電源自身最大的輸出功率才14.4W,大于并聯形式時滑動變阻器R的電功率18W。
所以,在器件安全情況下,R的最大功率為18W.
正確答案為:B.
最后,再補充一個應試方法。從題目的選項可知,B、C選項重復度較高。為此,答案大幾率應當是在B、C中。
因C選項中R功率為30W,此時對應的電壓為
電壓超過了滑動變阻器R容許的最大電壓1.5A,可排除選項C.