Question

6．（1）重為20N的木箱靜止在斜面上，請在圖1中作出木箱受到重力的示意圖．
（2）請根據(jù)圖2中小磁針靜止時的指向，標出通電螺管中的電流方向．
（3）某電暖器，銘牌上標有“220V、400W”，簡化電路如圖3所示，調(diào)溫器壞后，想去掉調(diào)溫器通過增加一只開關和一只電阻R₂把它改裝成R₁的發(fā)熱功率可以高低兩檔轉(zhuǎn)換，并要求：高檔發(fā)熱功率為400W，低檔時通過R₁的電流值為高檔時的四分之一，請你設計出這個方案，要求：①在虛線框內(nèi)畫出符合要求的電路圖；②計算滿足要求的電阻R₂的阻值為363Ω．

Answer 1

分析 （1）畫重力的示意圖首先確定重心，然后沿重力方向（豎直向下）畫一條帶箭頭的線段表示這個力；
（2）先根據(jù)小磁針的指向判斷出通電螺線管的磁極，再用安培定則判斷電流的方向．
（3）①電源電壓不變，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，兩電阻串聯(lián)時，電阻大時，發(fā)熱功率小，只有一個電阻時，電路電阻小時，發(fā)熱功率大．
（2）已知電暖器的額定電壓和額定功率，根據(jù)公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電暖器發(fā)熱電阻，S閉合時處于高檔，算出通過R₁的電流，S斷開時，處于低檔，算出此時R₁上通過的電流和分擔的電壓，進一步算出R₂應分但的電壓，最后根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$求出串聯(lián)電阻R₂的阻值．

解答 解：（1）圖中已標出重心，從重心開始畫一個豎直向下的線段，標上箭頭，最后用G表示出重力即可．

（2）由小磁針的指向可知，通電螺線管的右端為S極，左端為N極．根據(jù)安培定則，右手大拇指指左端，四指指向為電流方向．

（3）①開關閉合時在高檔，只有一個電阻R₁工作，開關斷開時在低擋，兩電阻串聯(lián)．如下圖．

②電暖器發(fā)熱電阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{400W}$=121Ω，
如圖，S閉合時處于高檔，通過R₁的電流：
I₁=$\frac{P}{U}$$\frac{400W}{220V}$=$\frac{20}{11}$A，
S斷開時，處于低檔，R₁上要求通過的電流：I₂=$\frac{1}{4}$×I₁=$\frac{5}{11}$A，
R₁兩端電壓：U₁=I₂R₁=$\frac{5}{11}$A×121Ω=55V，
R₂應分壓：U₂=220V-55V=165V，
需要串聯(lián)R₂的阻值：R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{165V}{\frac{5}{11}A}$=363Ω．
故需要串聯(lián)363Ω的電阻滿足要求．
故答案為：363Ω．

點評 此題考查畫力的示意圖的方法，安培定則、電路圖的設計和歐姆定律的應用，其中（3）題的關鍵是知道開關斷開與閉合時電路的連接情況和各個電學公式及其變形的靈活運用．