Question

4．在如圖所示的電路中，定值電阻R₀的阻值為1Ω，四個(gè)電源的電壓U₀均為1.5V，三個(gè)小燈泡的電阻R₁均為4Ω，滑動(dòng)變阻器的總電阻R₂為1Ω，圖中的滑片在最左邊，四個(gè)電磁繼電器中的線圈電阻R₃均為1Ω，當(dāng)線圈中的電流I₀達(dá)到0.1A時(shí)，產(chǎn)生的磁場就能吸引銜鐵，使動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通．

（1）閉合開關(guān)后有何現(xiàn)象？
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值改變到何值時(shí)？閉合開關(guān)后的現(xiàn)象與（1）不同．

Answer 1

分析 （1）由圖象可知，閉合開關(guān)后，控制電路中電磁鐵產(chǎn)生磁性，此時(shí)工作電路接通，根據(jù)歐姆定律求得其電流，然后根據(jù)當(dāng)線圈中的電流I₀達(dá)到0.1A時(shí)，產(chǎn)生的磁場就能吸引銜鐵，使動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通可得出結(jié)論．
（2）當(dāng)線圈中的電流I₀達(dá)到0.1A時(shí)，產(chǎn)生的磁場就能吸引銜鐵，使動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通．那么當(dāng)線圈中的電流I₀達(dá)不到0.1A時(shí)，閉合開關(guān)后燈泡不亮，據(jù)此分析即可．

解答 解：（1）閉合開關(guān)后，控制電路中電磁鐵產(chǎn)生磁性，銜鐵被吸下來，此時(shí)控制電路中的電流I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{線}}$=$\frac{1.5V}{1Ω+1Ω}$=0.75A＞0.1A，產(chǎn)生的磁場能吸引銜鐵，使動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通．
燈泡的電流I₁=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{1Ω+4Ω}$=0.3A＞0.1A，故燈泡發(fā)光；
三個(gè)燈泡依次發(fā)光，當(dāng)電流流經(jīng)最后一個(gè)燈泡后，由于圖中的滑片在最左邊，此時(shí)燈泡被短路，則燈泡不發(fā)光，故閉合開關(guān)后的現(xiàn)象是三個(gè)燈泡依次發(fā)光，然后熄滅．
（2）要使閉合開關(guān)后的現(xiàn)象與（1）不同，則滑動(dòng)變阻器的滑片不能在最左邊，則此時(shí)線圈與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，如圖所示：

當(dāng)線圈中的電流I₀=0.1A時(shí)，線圈電阻R₃=1Ω，由I=$\frac{U}{R}$可得線圈或滑動(dòng)變阻器兩端電壓U₁=IR₃=0.1A×1Ω=0.1V，則R₀兩端電壓U₀=1.5V-0.1V=1.4V，則流經(jīng)R₀的電流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{1.4V}{1Ω}$=1.4A，
流經(jīng)滑動(dòng)變阻器支路的電流I′=I-I₀=1.4A-0.1A=1.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得滑動(dòng)變阻器的電阻R=$\frac{{U}_{1}}{I′}$=$\frac{0.1V}{1.3A}$≈0.08Ω．
即當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值改變到大于0.08Ω時(shí)，閉合開關(guān)后燈泡不亮．
答：（1）閉合開關(guān)后的現(xiàn)象是三個(gè)燈泡依次發(fā)光，然后熄滅．
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值改變到大于0.08Ω時(shí)，閉合開關(guān)后的現(xiàn)象與（1）不同．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律的應(yīng)用，判斷用電器狀態(tài)，從圖象中提取出有用的信息，熟練掌握基本公式，根據(jù)需要靈活變形，是解決此類綜合題的基礎(chǔ)．