分析 (1)根据并联电路电阻规律求出其总电阻表达式,利用极限求出R2与Rf并联的最大总电阻,利用串联电路分压特点、欧姆定律及电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R1的最小电功率;
(2)a、b两端不接电阻时,电阻R1和R2串联,根据串联电路特点求出电阻R2两端的电压即为c、d两端的空载电压,由题意求出c、d两端的最小电压,进而此时电阻R1两端的最大电压,利用欧姆定律和串联电路电流特点求出Rf的最小阻值,从而得其阻值范围.
解答 解:(1)由电路图可知,R2与Rf并联,
根据并联电路电阻规律可知,其总电阻:
R并=$\frac{{R}_{2}{R}_{f}}{{R}_{2}+{R}_{f}}$=$\frac{20Ω×{R}_{f}}{20Ω+{R}_{f}}$=$\frac{20Ω}{\frac{20Ω}{{R}_{f}}+1}$≤20Ω,
即R2与Rf并联的最大总电阻为20Ω,
根据串联电路分压特点可知,R并两端的电压最大,
此时电阻R1两端的电压最小,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,R1的电功率最小,
根据串联电路电阻规律可知,电路总电阻:
R总=R1+R并=10Ω+20Ω=30Ω,
则电路中的电流:
I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{6V}{30Ω}$=0.2A,
由欧姆定律得,电阻R1两端的电压:
U1=IR1=0.2A×10Ω=2V,
则R1的最小电功率:
P1=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{(2V)^{2}}{10Ω}$=0.4W,
(2)a、b两端不接电阻时,电阻R1和R2串联,
根据串联电路分压特点可知,$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{1}{2}$,
又因为U1+U2=U=6V,
联立以上两式可解得:U1=2V,U2=4V,
即:c、d两端的空载电压U空载=U2=4V,
由题意知,a、b两端接不同的电阻Rf时,c、d两端的最小电压::
Ucd=60%U空载=60%×4V=2.4V,
则此时电阻R1两端的最大电压:
U1′=U-Ucd=6V-2.4V=3.6V,
电路中的最大电流:
I′=$\frac{{U}_{1}^{′}}{{R}_{1}}$=$\frac{3.6V}{10Ω}$=0.36A,
则有:I′=$\frac{{U}_{cd}}{\frac{{R}_{1}{R}_{f}}{{R}_{1}+{R}_{f}}}$=$\frac{2.4V}{\frac{20Ω×{R}_{f}}{20Ω+{R}_{f}}}$=0.36A,
解得:Rf=10Ω,即为a、b两端接入的最小电阻;
则Rf的阻值范围应为Rf≥10Ω.
故答案为:0.4;Rf≥10Ω.
点评 本题主要考查串并联电路的特点、欧姆定律的应用及电功率的计算等知识,关键要会利用极限求出并联电路的总电阻,对学生的数学知识要求较高,有一定的难度.
科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题
实验 序号 | R0 (Ω) | RAB (Ω) | I (A) | U (V) |
1 | 5 | 5 | 0.60 | |
2 | 5 | 10 | 0.40 | |
3 | 5 | 15 | 0.30 | |
4 | 5 | 20 | 0.24 |
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科目:初中物理 来源: 题型:填空题
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科目:初中物理 来源: 题型:计算题
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科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题
实验次数 | I/A | AB间电阻值R/Ω |
1 | 0.80 | 5 |
2 | 0.60 | 10 |
3 | 0.48 | 15 |
4 | 0.40 | 20 |
5 | 0.34 | 25 |
6 | 0.30 | 30 |
电流/A | 1.20 | 0.60 | 0.40 | 0.30 | 0.24 | 0.20 |
电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
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科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 选用插座时,所有家用电器都使用两孔插座 | |
B. | 更换灯泡时,不断开电源开关 | |
C. | 有人触电时,首先切断电源 | |
D. | 用验电笔检验时,手指不接触笔尾金属体 |
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 甲物质的沸点一定是80℃ | |
B. | 乙物质的熔点一定是60℃ | |
C. | 甲物质在4-6min内一定持续吸收热量 | |
D. | 乙物质在6-10min内一定是固液共存态 |
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科目:初中物理 来源: 题型:填空题
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