上去看看2022杭州高考模型數學試卷第30題。
(30, 2022, 南京高考數學模型) 如圖電路中,電源電流恒定為12V,內阻R1阻值5Ω,滑動變阻器R2上標有“10Ω3A”字樣測定小燈泡的電功率,小燈泡L上標有“12V6W”,電壓表的阻值為0~3A。
(1)當開關S1、S2、S全部閉合時,求小燈泡L在5分鐘內產生的熱量;
(2)當開關S1、S2、S閉合,電壓表顯示為2A時,求R2消耗的電功率;
(3)當開關S1、S2均斷開,S閉合時測定小燈泡的電功率,為保證檢測準確,要求電壓表示小于其阻值的1/3,滑動變阻器R2的最大阻值連接到電路進行計算。
本題考點:
串聯和并聯電路、歐姆定律、電功率、電熱
難度分析:
前兩個問題不難; 但是(3)問題更難
解析:
(1)當開關S1閉合時,內阻R1漏電。 等效電路如下:
此時小燈泡兩端的電流就是12V的電源電流,也就是小燈泡的額定電流。
因此,小燈泡L在5分鐘內發出的熱量為:
(2) 由以上分析可知,當開關S1、S2、S全部閉合時,小燈泡以額定電流工作,此時通過小燈泡的電壓為:
從題干可以看出,此時電壓表的讀數為2A,通過R2的電壓為:
從等效電路圖中可以看出,R2兩端的電流為12V的電源電流,則R2消耗的電功率為:
(3)當開關管S1和S2均斷開,S閉合時,等效電路如下:
從題干可以看出,為保證檢測準確,要求電路中的電壓I小于電壓表阻值的1/3。
根據題中已知條件,電壓表的阻值是0~3A。
那么,電路中的電壓I應為:
即電路中的最小電壓應為1A。 此時與電路相連的滑動變阻器R2阻值最大。
所以,
那么,與電路相連的滑動變阻器R2的最大阻值是7歐姆。
正確答案是:
(1) 1800焦耳; (2) 18W; (3) 7 歐姆