[题目]如图所示.电源电压和小灯泡的阻值均保持不变.小灯泡L标有“4V 1.6W“字样.电阻R1=20Ω.滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A.电流表的量程为0-0.6A.电压表的量程为0-3V.(1)只闭合开关S2时.电压表的示数为2V.则电源电压和电阻R1消耗的电功率分别是多少?(2)在不损坏各电路元件的情况下.若闭合所有开关.滑动变阻器R2消耗� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图所示，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。小灯泡L标有“4V 1.6W“字样，电阻R1=20Ω，滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。

（1）只闭合开关S2时，电压表的示数为2V，则电源电压和电阻R1消耗的电功率分别是多少？

（2）在不损坏各电路元件的情况下，若闭合所有开关，滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比为2：1，则只闭合开关S3，小灯泡L消耗的电功率变化范围是多少？

【答案】电功率为0.8W；范围是0.4W～0.9W。

【解析】（1）小灯泡L标有“4V 1.6W“字样，根据计算灯泡的电阻为：

，

当电压表的示数为2V时，电路中的电流为：，

电源电压为：，

R1消耗的电功率为：

（2）如图开关都闭合时，R1与R2并联，根据题意R2通过最大电流为电流表的量程，即0.6A，功率为：

滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比为2：1，所以最小功率为：

，

根据得，滑动变阻器的最大阻值为：

只闭合开关S3，灯与R2串联，当电压表示数为3V时，灯的功率最大为：

当滑动变阻器接入电路电阻最大时，灯的功率最小，此时电路中电流为：

此时灯的最小功率为：

故小灯泡L消耗的电功率变化范围是0.4W～0.9W。

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纳米材料的小尺寸效应

物质的尺度加工到1～100nm，它的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比，会发生变化，这些物质组成的材料称为“纳米材料”。

纳米材料在声、光、电、磁、热、力学等性能呈现出“新奇”的现象。随着颗粒尺寸变小，在一定条件下会引起颗粒性质改变。由此引起的宏观物理性质的变化称为“小尺寸效应”。纳米材料小尺寸效应主要表现在如下方面：

1．特殊光学性质：所有金属在纳米状态时都呈现黑色。尺寸越小颜色愈黑，银白色的铂变成铂黑，金属铬变成铬黑。金属超微颗粒对光的反射率很低，通常低于l％，约几微米厚度就能完全消光。利用此特性可制造高效率光热、光电转换材料，以很高效率将太阳能转变为热能、电能。还可用于红外敏感元件、红外隐身技术等。

2．特殊热学性质：通常晶体具有固定的熔点，当晶体达到纳米尺寸时却截然不同。例如：金的熔点为1064℃，而直径为10nm的金粉熔点降低到940℃，直径为5nm的金粉熔点降低到830℃。此特性可应用于粉末冶金工业。

3．特殊电学、磁学性质：纳米材料的导电性有所改变。例如：铜颗粒达到纳米尺寸就变得不能导电；通常绝缘的二氧化硅颗粒在20nm时却开始导电。此外，纳米材料呈现出超顺磁性，科学家发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中都存在超微磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。

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纳米材料小尺寸效应还表现在超导电性，介电性能、声学特性以及化学性能等方面。

纳米技术目前已成功应用于许多领域，在工业、农业、能源、环保、医疗、国家安全等都有广泛应用，图34是1993年中国科学院北京真空物理实验室自行操纵原子写出的“中国”二字，标志着我国开始在世界纳米领域占有一席之地。