Question

1．如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图，其中工作电路电源电压U₁=6伏，指示灯L的额定电压U_L=2.5伏，定值电阻R₀=350欧；控制电路电源电压U₂=1.5伏，磁敏电阻R_x的阻值随其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示，当窗户分别处在轨道A、B、C处时，磁敏电阻R_x所处位置的磁场强度分别为a、b、c，闭合开关S₁和S₂后，当窗户关闭时，指示灯亮，蜂鸣器不工作；当窗户打开一定程度时，指示灯熄灭，蜂鸣器发出警报声．
（1）将窗户移至A点时，窗户关闭，闭合开关S₁，指示灯L正常发光，求此时指示灯L消耗的电功率．（写出计算过程）
（2）已知电磁铁线圈中的电流达到3毫安时，电磁铁的衔铁刚好被吸下，指示灯L熄灭，蜂鸣器开始报警．现移动滑动变阻器R_P的滑片，使其接入电路的阻值为其最大阻值的$\frac{2}{3}$，当窗户移至轨道B点位置时，蜂鸣器恰好开始报警．若要求窗户移至轨道C点位置时蜂鸣器才开始报警，此时能否通过调节滑动变阻器的阻值来实现？请通过计算加以说明．（写出计算过程，电磁铁线圈电阻忽略不计）

Answer 1

分析 （1）工作电路中灯泡和R₀串联，灯泡正常发光，根据串联电路的分压特点求出R₀两端的电压，根据欧姆定律求出电流，再根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（2）由图象读出窗户移至B点和C点时，磁敏电阻的电阻值，根据欧姆定律列出等式，解出滑动变阻器的最大阻值，再判断是否能通过调节滑动变阻器的阻值来实现报警．

解答 解：（1）闭合开关S₁，灯泡和R₀串联，灯泡正常发光，其两端的电压为U_L=2.5V，R₀两端的电压U₀=U₁-U_L=6V-2.5V=3.5V，
电路中的电流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{3.5V}{350Ω}$=0.01A，
灯泡的额定功率P=U_LI=2.5V×0.01A=0.025W；
（2）由图象乙可知，窗户移至B点和C点时，磁敏电阻的电阻值分别为400Ω和300Ω，
由欧姆定律可得：
当窗户移至轨道B点位置时，蜂鸣器恰好开始报警，控制电路中的总电阻R=$\frac{{U}_{2}}{I′}$=$\frac{1.5V}{0.003A}$=500Ω，
此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=R-R_磁B=500Ω-400Ω=100Ω，
此时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的$\frac{2}{3}$，所以滑动变阻器的最大阻值为150Ω，
当窗户移至轨道C点位置时，滑动变阻器接入电路的阻值应该为R_滑′=R-R_磁C=500Ω-300Ω=200Ω，但是滑动变阻器的最大阻值为150Ω，
所以若要求窗户移至轨道C点位置时蜂鸣器才开始报警，此时不能通过调节滑动变阻器的阻值来实现．
答：（1）此时指示灯L消耗的电功率0.025W；
（2）不能通过调节滑动变阻器的阻值来实现．

点评 此题主要考查的是学生对欧姆定律、电功率、串联电路的电压、电阻特点的理解和掌握，读懂电路图和图象是解决此题的关键．