Question

1．如圖甲是小明制作的防盜報警裝置示意圖，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強度的變化關系如圖乙所示，當窗戶分別處在軌道A、B、C處時，磁敏電阻R_x所處位置的磁場強度分別為a、b、c，閉合開關S₁和S₂后，當窗戶關閉時，指示燈亮，蜂鳴器不工作；當窗戶打開一定程度時，指示燈熄滅，蜂鳴器發(fā)出警報聲．
（1）將窗戶移至A點時，窗戶關閉，閉合開關S₁，指示燈L正常發(fā)光，求此時指示燈L消耗的電功率．（寫出計算過程）
（2）已知電磁鐵線圈中的電流達到3毫安時，電磁鐵的銜鐵剛好被吸下，指示燈L熄滅，蜂鳴器開始報警．現(xiàn)移動滑動變阻器R_P的滑片，使其接入電路的阻值為其最大阻值的$\frac{2}{3}$，當窗戶移至軌道B點位置時，蜂鳴器恰好開始報警．若要求窗戶移至軌道C點位置時蜂鳴器才開始報警，此時能否通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值來實現(xiàn)？請通過計算加以說明．（寫出計算過程，電磁鐵線圈電阻忽略不計）

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）由圖象讀出窗戶移至B點和C點時，磁敏電阻的電阻值，根據(jù)歐姆定律列出等式，解出滑動變阻器的最大阻值，再判斷是否能通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值來實現(xiàn)報警．

解答 解：（1）閉合開關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，窗戶移至B點和C點時，磁敏電阻的電阻值分別為400Ω和300Ω，
由歐姆定律可得：
當窗戶移至軌道B點位置時，蜂鳴器恰好開始報警，控制電路中的總電阻R=$\frac{{U}_{2}}{I′}$=$\frac{1.5V}{0.003A}$=500Ω，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=R-R_磁B=500Ω-400Ω=100Ω，
此時滑動變阻器接入電路的阻值為其最大阻值的$\frac{2}{3}$，所以滑動變阻器的最大阻值為150Ω，
當窗戶移至軌道C點位置時，滑動變阻器接入電路的阻值應該為R_滑′=R-R_磁C=500Ω-300Ω=200Ω，但是滑動變阻器的最大阻值為150Ω，
所以若要求窗戶移至軌道C點位置時蜂鳴器才開始報警，此時不能通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值來實現(xiàn)．
答：（1）此時指示燈L消耗的電功率0.025W；
（2）不能通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值來實現(xiàn)．

點評 此題主要考查的是學生對歐姆定律、電功率、串聯(lián)電路的電壓、電阻特點的理解和掌握，讀懂電路圖和圖象是解決此題的關鍵．