Question

13．小科看了特高壓輸電的新聞后對(duì)此產(chǎn)生了疑問(wèn)，為什么特高壓輸電可以減少電能傳輸中的損耗呢？他查閱資料后發(fā)現(xiàn)：在發(fā)電站輸出功率不變的情況下，加在同一段線路兩端的電壓越高，電能損耗就越低．對(duì)此他根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了如圖甲電路，利用直流穩(wěn)壓電源來(lái)模擬輸出穩(wěn)定功率的發(fā)電站，用R₀模擬線路電阻．

（1）請(qǐng)根據(jù)電路圖在乙圖中補(bǔ)全實(shí)物連線圖．
（2）實(shí)驗(yàn)室有R₁（2A   10Ω）、R₂（1A   50Ω）、R₃（1A   150Ω）三只滑動(dòng)變阻器，根據(jù)設(shè)計(jì)的輸出電壓情況，小科應(yīng)該選擇R₃．
（3）三次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果，記錄在表中．第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表如圖丙，電壓為0.5V．算得第3次實(shí)驗(yàn)中線路消耗的功率是0.05W．

實(shí)驗(yàn)順序 類(lèi)別	1	2	3
電源輸出功率/瓦	1.2
線路電阻R0/歐姆	5
電源輸出電壓/伏	3	8	12
線路電流/安	0.4	0.15	0.1
電壓表示數(shù)/伏	2.1	0.8
線路消耗功率/瓦

經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，小科終于弄清了其中的道理．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，據(jù)此完成電路圖的連接；
（2）由表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第3次的輸出電壓和電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的電阻，然后確定滑動(dòng)變阻器的規(guī)格；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用P=I²R求出線路消耗的功率．

解答 解：（1）由電路圖可知，滑片左移時(shí)，接入電路中的電阻減小，則變阻器左下方接線柱與定值電阻串聯(lián)，如下圖所示：

（2）由表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第3次的輸出電壓U=12V，電路中的電流I=0.1A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.1A}$=120Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=R-R₀=120Ω-5Ω=115Ω，
所以，小科應(yīng)該選擇R₃（1A   150Ω）的滑動(dòng)變阻器；
（3）由圖丙可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，電壓為0.5V，
第3次實(shí)驗(yàn)中線路消耗的功率P₀=I²R₀=（0.1A）²×5Ω=0.05W．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）R₃；
（3）0.5V；.05W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和歐姆定律的應(yīng)用以及電壓表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算，能根據(jù)表格數(shù)據(jù)確定滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是關(guān)鍵．