Question

运用知识解决问题：
（1）如图1所示的实验装置图中，属于研究电动机原理的是______，这个过程中______能转化为______，电动机在生活中的应用实例有______、______．


（2）如图2是继电器利用低电压来间接控制高电压电路的一个装置电路．当低压电路的开关S闭合时，电磁铁具有______，衔铁被______，触点______，使高压工作电路中有电流通过，电动机工作．
（3）如图3的电路盒面板上有两个灯L₁、L₂，两个开关S₁、S₂，一个电压表，一个电流表．在不打开盒子的情况下，为探究盒内电路结构，进行了如下实验：

只闭合开关	S1	S2	S1、S2
L1	不亮	亮	不亮
L2	不亮	亮	亮
电流表示数	无示数	有示数0.2A	有示数0.3A
电压表示数	无示数	有示数1.6V	有示数2.8V

请根据实验情况在方框内画出盒内电路的电路图．

（4）如图4所示电路中，电源电压12V保持不变，小灯泡L的规格为“6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0～3A．
①当开关S₁、S₂都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R₁的阻值为多大？
②当开关S₁、S₂均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少？整个电路的电功率的变化范围是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，依据这一点对照各图中的装置进行比较，并分析其能量转化情况；
（2）分析电磁继电器的工作情况要找到合适的顺序，依次进行分析，判断其工作的过程；
（3）对照表格中的现象，逐一确定各元件所起的作用，必要时做出假设进行分析；
（4）要明确当开关S₁、S₂都断开时，开关S₁、S₂均闭合时，电路的工作情况如何，再利用欧姆定律、电功率的公式以及串并联电路中的电流、电压等特点进行综合的分析和计算，必要时画出草图帮助分析．
解答：解：（1）读图可知，图（1）是通电导体在磁场中受力的装置图，符合电动机的原理；在其工作过程中将电能转化为机械能，生活中的电风扇、洗衣机等都是利用了电动机来工作的；
（2）电磁继电器的左侧为控制电路，右侧为工作电路，当开关闭合后，电磁铁获得磁性，吸引衔铁向下运动，使触点接触，工作电路接通，电动机工作；
（3）依次分析表中的数据与现象可以看出，当S₁单独闭合后，所有元件均不工作，说明它的位置不在干路，只能控制个别元件的工作；当S₂单独闭合后，所有元件均工作，说明它控制着整个电路的通断；当S₁S₂同时闭合时，灯L₂不亮，说明它被短路，并通过电压表示数的变化可知，这不是一个并联电路，由此综合得出电路是一个串联电路，S₂控制整个电路，S₁与L₁并联，电压表测L₂两端的电压，电流表测电路中的电流．如图所示．
（4）①当开关S₁、S₂都断开时，小灯泡L与 R₁串联，小灯泡L恰能正常发光：
R_L===12Ω，
∵U_L=6V，∴U₁=12V-6V=6V=U_L
又∵=
∴R₁=12Ω；
②当开关S₁、S₂均闭合时，R₁ 与 R₂组成并联电路，要使电流表安全使用，电路中的总电流最大为3A．
I₁===1A，∴I₂=I_--I₁=3A-1A=2A，∴R₂===6Ω
此时整个电路的电功率P=UI=12V×3A=36W，
当R₂接入电路中的阻值为12Ω时，总电阻为R==6Ω，
此时整个电路的电功率P′===24W，
∴当开关S₁、S₂均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于6Ω；整个电路的电功率的变化范围是24～36W．
故答案为：（1）（1），电，机械，电风扇、洗衣机；
（2）磁性，吸下，接触；
（3）如图所示；
（4）①R₁的阻值为12Ω；
②变阻器接入电路的阻值不得小于6Ω；整个电路的电功率的变化范围是24～36W．
点评：在这里所需要解决的几个问题的中，（1）主要考查了电动机的原理，明确其原理是指通电导体在磁场中受力，就能轻松解决相关的问题了；
（2）主要考查了电磁继电器工作过程的分析，找准工作顺序，依次判断各元件的工作情况即可；
（3）是一个较有难度的题目，必须通过表格中的现象与数据，明确开关的作用、电压表、电流表的测量对象、判断出电路的串并联性质，最后画出电路图，多做一些有益的假设可帮助我们做出判断；
（4）本题的综合性较强，但解决的关键还是对电路性质的准确判断，在明确电路性质后，再综合运用相关公式和规律进行分析来帮助解决．