物理潜能知识竞赛

黄红绵

1. 请于2008年4月10日前将答案寄至(450004) 郑州市顺河路11号《中学生数理化》(初中)杂志社 蔡华杰 收,信封正面请注明“3月物理潜能”字样,答卷请用16开稿纸誊写清楚,并写清楚你的姓名､通信地址､学校､班级及辅导老师的姓名､电话和E-mail.

2. 欢迎老师组织学生集体参赛.每期将评出优胜个人及辅导老师奖若干名.答案及获奖名单在本刊2008年5-6月号上公布(也在本刊网站上登出),同时寄出获奖证书及奖品.

1. 某同学利用电源､电流表､电压表､开关､标有“50 Ω 12 A”字样的滑动变阻器和若干导线测定小灯泡的额定功率.其中灯泡上所标“0.3 A”字样清晰可见,电压表0~15 V挡损坏,小灯泡的额定功率估计为1.5 W左右.该同学实验步骤正确.当闭合开关时,电压表和电流表的示数分别为2 V和0.2 A.接着他边思考边实验,直至小灯泡正常发光,这时滑动变阻器的滑片恰好在中点上.

(1)画出小灯泡正常发光时的电路图,并简述判定小灯泡正常发光的理由.

(2)求出小灯泡的额定功率.

2. 某电热水器的简化电路,如图1所示.请你设计虚线框内的指示灯电路.供选择的器材有:“220 V 10 W”灯泡一只,“2.5 V 0.75 W”灯泡一只,“2 V 10 mA”发光二极管一只,各种阻值的电阻,导线若干.

(1)在指示灯能正常工作的情况下,请你通过计算说明选用器材的最佳方案及器材的具体规格.

(2)将电路图中的虚线框部分补充完整.

3. 小明用如图2所示的电路,探究电源暗箱(图中虚线框所示)中电阻R0的阻值.

(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于_______(填“a”或“b”)端.

(2)当电压表的示数为10 V的时候,电流表的示数为4 A,则此时滑动变阻器连入电路中的电阻R=_______Ω,其消耗的功率P=_______W.

(3)根据实验所测得几组数据,小明在方格纸上画出了滑动变阻器消耗的功率P随其连入电路中的阻值R的变化图线(如图3),由图线可知:当滑动变阻器消耗的功率P最大时,电路中电流为_______A,电源暗箱中的电阻R0为_______Ω.

4. 超导限流器是一种短路故障限制装置,它的电阻R随电流I变化关系如图4甲所示,现将它接入如图4乙所示的照明电路中,X为用电器,照明电压为220 V.

(1)当电路中的电流为5 A时,用电器X消耗的功率是多大?

(2)为使用电器X短路后电路能保持稳定状态,R0应满足什么条件?

(3)在R0满足的条件下,有人把超导限流器称为“不断电保险丝”,请你说明理由.

责任编辑 蔡华杰

2007年12月号“物理潜能知识竞赛”参考答案

1. 绿灯 红灯 2. 两电流表选择的量程不同 3. (1)CE(2)E

注:“本文中所涉及到的图表､注解､公式等内容请以PDF格式阅读原文｡”