Question

運用知識解決問題：
（1）如圖1所示的實驗裝置圖中，屬于研究電動機原理的是______，這個過程中______能轉化為______，電動機在生活中的應用實例有______、______．


（2）如圖2是繼電器利用低電壓來間接控制高電壓電路的一個裝置電路．當低壓電路的開關S閉合時，電磁鐵具有______，銜鐵被______，觸點______，使高壓工作電路中有電流通過，電動機工作．
（3）如圖3的電路盒面板上有兩個燈L₁、L₂，兩個開關S₁、S₂，一個電壓表，一個電流表．在不打開盒子的情況下，為探究盒內電路結構，進行了如下實驗：

只閉合開關	S1	S2	S1、S2
L1	不亮	亮	不亮
L2	不亮	亮	亮
電流表示數	無示數	有示數0.2A	有示數0.3A
電壓表示數	無示數	有示數1.6V	有示數2.8V

請根據實驗情況在方框內畫出盒內電路的電路圖．

（4）如圖4所示電路中，電源電壓12V保持不變，小燈泡L的規格為“6V 3W”，滑動變阻器的最大阻值為12Ω，電流表的量程為0～3A．
①當開關S₁、S₂都斷開時，小燈泡L恰能正常發光，R₁的阻值為多大？
②當開關S₁、S₂均閉合時，要使電流表安全使用，變阻器接入電路的阻值不得小于多少？整個電路的電功率的變化范圍是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）電動機的原理是通電導體在磁場中受到力的作用，依據這一點對照各圖中的裝置進行比較，并分析其能量轉化情況；
（2）分析電磁繼電器的工作情況要找到合適的順序，依次進行分析，判斷其工作的過程；
（3）對照表格中的現象，逐一確定各元件所起的作用，必要時做出假設進行分析；
（4）要明確當開關S₁、S₂都斷開時，開關S₁、S₂均閉合時，電路的工作情況如何，再利用歐姆定律、電功率的公式以及串并聯電路中的電流、電壓等特點進行綜合的分析和計算，必要時畫出草圖幫助分析．
解答：解：（1）讀圖可知，圖（1）是通電導體在磁場中受力的裝置圖，符合電動機的原理；在其工作過程中將電能轉化為機械能，生活中的電風扇、洗衣機等都是利用了電動機來工作的；
（2）電磁繼電器的左側為控制電路，右側為工作電路，當開關閉合后，電磁鐵獲得磁性，吸引銜鐵向下運動，使觸點接觸，工作電路接通，電動機工作；
（3）依次分析表中的數據與現象可以看出，當S₁單獨閉合后，所有元件均不工作，說明它的位置不在干路，只能控制個別元件的工作；當S₂單獨閉合后，所有元件均工作，說明它控制著整個電路的通斷；當S₁S₂同時閉合時，燈L₂不亮，說明它被短路，并通過電壓表示數的變化可知，這不是一個并聯電路，由此綜合得出電路是一個串聯電路，S₂控制整個電路，S₁與L₁并聯，電壓表測L₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．如圖所示．
（4）①當開關S₁、S₂都斷開時，小燈泡L與 R₁串聯，小燈泡L恰能正常發光：
R_L===12Ω，
∵U_L=6V，∴U₁=12V-6V=6V=U_L
又∵=
∴R₁=12Ω；
②當開關S₁、S₂均閉合時，R₁ 與 R₂組成并聯電路，要使電流表安全使用，電路中的總電流最大為3A．
I₁===1A，∴I₂=I_--I₁=3A-1A=2A，∴R₂===6Ω
此時整個電路的電功率P=UI=12V×3A=36W，
當R₂接入電路中的阻值為12Ω時，總電阻為R==6Ω，
此時整個電路的電功率P′===24W，
∴當開關S₁、S₂均閉合時，要使電流表安全使用，變阻器接入電路的阻值不得小于6Ω；整個電路的電功率的變化范圍是24～36W．
故答案為：（1）（1），電，機械，電風扇、洗衣機；
（2）磁性，吸下，接觸；
（3）如圖所示；
（4）①R₁的阻值為12Ω；
②變阻器接入電路的阻值不得小于6Ω；整個電路的電功率的變化范圍是24～36W．
點評：在這里所需要解決的幾個問題的中，（1）主要考查了電動機的原理，明確其原理是指通電導體在磁場中受力，就能輕松解決相關的問題了；
（2）主要考查了電磁繼電器工作過程的分析，找準工作順序，依次判斷各元件的工作情況即可；
（3）是一個較有難度的題目，必須通過表格中的現象與數據，明確開關的作用、電壓表、電流表的測量對象、判斷出電路的串并聯性質，最后畫出電路圖，多做一些有益的假設可幫助我們做出判斷；
（4）本題的綜合性較強，但解決的關鍵還是對電路性質的準確判斷，在明確電路性質后，再綜合運用相關公式和規律進行分析來幫助解決．