以下是一个初三物理压轴题电学和相关例题的示例:
题目:
一个电源(电动势为E,内阻为r)通过一个定值电阻(阻值为R)和一个可变电阻(阻值范围为[0,R]),定值电阻和可变电阻串联。求当可变电阻为R时,电源的输出功率最大。
相关例题:
【分析】
1. 根据电源的电动势和内阻,可以求出电源的输出功率表达式。
2. 当可变电阻为R时,定值电阻分得的电压为IR,电源的内阻分得的电压为I^2r。
3. 电源的输出功率等于外电路功率与内阻功率之和,因此可以通过求导数来找到输出功率最大时的电流。
【解答】
根据电源的电动势和内阻,可以得出输出功率表达式:P = I^2(R + r)。
当可变电阻为R时,定值电阻分得的电压为IR,电源的内阻分得的电压为I^2r。因此,外电路功率为P = IR^2。
由于电源的内阻功率为I^2r,因此电源的输出功率为P = IR^2 + I^2r。
对表达式求导数,得到P' = 2IR + I^2。当P' = 0时,输出功率最大。解得I = (E - r) / (2R + R^2)。
【答案】
当可变电阻为R时,电源的输出功率最大值为:P = E^2 / (4R + R^2 + r)。
【解析】
这个题目考察了学生对串联电路、电源输出功率公式的理解和应用。通过分析题目中的条件和公式,可以得出电源的输出功率最大时的电流和电压值。需要注意的是,当可变电阻为最大值时,电源的内阻分得的电压最小,因此输出功率最大时的电流和电压值与内阻有关。
【拓展】
在实际应用中,电源的输出功率并不是一直不变的。当可变电阻增大时,外电路功率增大,内阻功率减小。当可变电阻减小时,外电路功率减小,内阻功率增大。因此,在选择可变电阻时,需要根据实际情况进行选择。同时,还需要考虑其他因素,如电路的安全性和稳定性等。
以下是一个初三物理压轴题电学例题:
题目:一个电源接上8欧的电阻时,通过电源的电流为0.15A;当接上2欧的电阻时,通过电源的电流为0.2A。求这个电源的电动势和内阻。
分析:本题需要用到闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律。
解:根据闭合电路欧姆定律得:
E = I(R+r) = 0.15(8+r)
根据部分电路欧姆定律得:
I = U/R = E/(R+r)
代入数据解得:E = 2V,r = 2Ω
答案:这个电源的电动势为2V,内阻为2Ω。
注意:本题中电源的内阻是一个变量,与外电路有关。随着外电路电阻的变化,电源的内阻也会发生变化。因此,在解题时需要注意这一点。
初三物理压轴题电学和相关例题常见问题包括:
1. 电路连接问题:检查电路中的每一段电路是否正确连接,是否都已闭合开关。特别注意电压表和电流表的正负接线柱的连接方向,以及量程的选择。
2. 电路故障问题:判断电路中是否存在故障,若有,则需进一步确定故障的可能原因。
3. 电路分析问题:分析电路连接方式,确定电路的工作过程,分析各用电器的特点和功能,根据电路图连接实物图或根据实物图画电路图等。
4. 测量仪器的读数问题:注意测量仪器的分度值、零刻度线、最大测量值以及仪器的正负接线柱。
5. 综合应用问题:将电学基础知识与实际应用场景相结合,考查学生综合应用知识解决实际问题的能力。
以下是一道电学压轴题的例题:
某同学在做“测量小灯泡电阻”的实验时,测得小灯泡两端的电压为3V,通过小灯泡的电流为0.4A,则小灯泡的电阻为多少欧?当他调节滑动变阻器,使电压表的示数变为2.5V时,小灯泡的电阻发生了什么变化?为什么?
解答:小灯泡的电阻为$R = frac{U}{I} = frac{3V}{0.4A} = 7.5Omega$;当电压表示数变为2.5V时,小灯泡两端的电压减小,通过小灯泡的电流也减小,但小灯泡的电阻不变,因为电阻是导体的一种性质,它的大小取决于导体的材料、长度和横截面积。
以上题目涉及到了电学的基础知识,包括电阻的计算、电压电流的变化对电阻的影响等。在解决这类问题时,需要熟练掌握电学基础知识,并能够灵活运用。