9.小郝同學(xué)為鄰居王大爺?shù)奈蓓斔卦O(shè)計(jì)了一個(gè)判定水池內(nèi)水深的裝置(原理如圖),浮標(biāo)上升(或下降)的高度與滑動(dòng)變阻器R2的金屬滑片下移(或上移)的距離成正比.R1=20Ω,電源電壓為12V,水量表由量程適中的電流表改裝.池內(nèi)水深為$\frac{1}{2}$H時(shí),金屬滑片正好在R2的中央,此時(shí)電流表示數(shù)為0.4A;水深為H時(shí),電流表示數(shù)為0.6A.
(1)隨著水池內(nèi)水的深度增加,電流表讀數(shù)將變大.(選填“變大”、“變小”或“不變”)
(2)滑動(dòng)變阻器的總電阻R2為多大?
(3)夜晚水深為H時(shí),R1消耗的電功率為多少?

分析 由電路圖可知,R1與R2串聯(lián),電流表測(cè)電路中的電流.
(1)首先判斷出水池內(nèi)水的高度增加時(shí)浮標(biāo)移動(dòng)的方向和滑片移動(dòng)的方向,然后判斷R2接入電路中電阻的變化,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化;
(2)金屬滑片正好在R2的中央時(shí)電流表示數(shù)為0.4A,根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻,利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的電阻,進(jìn)一步求出R2的總電阻;
(3)水深為h時(shí)電流表示數(shù)為0.6A,根據(jù)P=I2R求出R1消耗的電功率.

解答 解:由電路圖可知,R1與R2串聯(lián),電流表測(cè)電路中的電流.
(1)隨著水池內(nèi)水的深度增加,浮標(biāo)上移,滑片下移,R2接入電路中的電阻減小,電路中的總電阻減小,由I=$\frac{U}{R}$可知,電路中的電流增大,即電流表的示數(shù)將變大;
(2)金屬滑片正好在R2的中央時(shí),電流表示數(shù)為0.4A,
電路中的總電阻:
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.4A}$=30Ω,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,變阻器接入電路中的電阻:$\frac{{R}_{2}}{2}$=R-R1=30Ω-20Ω=10Ω,
則滑動(dòng)變阻器R2的總電阻:
R2=2×10Ω=20Ω;
(3)水深為H時(shí),電流表示數(shù)I′=0.6A,則R1消耗的電功率:
P1=(I′)2R1=(0.6A)2×20Ω=7.2W.
答:(1)變大;
(2)滑動(dòng)變阻器的總電阻R2為20Ω;
(3)夜晚水深為H時(shí),R1消耗的電功率為7.2W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是分析水池內(nèi)水的高度變化時(shí)R2接入電路中電阻的變化.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(2)他們先用鋼卷尺對(duì)軌道的各段長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量并分段做了標(biāo)記,因時(shí)間的測(cè)量誤差較大,需多次測(cè)量.為保證小球每次通過(guò)A點(diǎn)的速度相同,必須用同一小球從左邊斜面的同一高度由靜止釋放.
(3)從A點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),用電子秒表分別測(cè)量小球經(jīng)過(guò)B、C、D、E各點(diǎn)的時(shí)間.整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并記錄在下表中.
路段距離s/cm運(yùn)動(dòng)時(shí)間t/s平均速度v/(m•s-1
AB50.000.451.11
BC50.000.600.83
CD50.000.750.07
DE100.000.930.08
分析表中數(shù)據(jù)可知,vBC>vCD,這是因?yàn)樾≤?chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受摩擦力作用;小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過(guò)程中,在D點(diǎn)的速度最。
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B.為了便于觀察,該實(shí)驗(yàn)最好在較黑暗的環(huán)境中進(jìn)行
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