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如图所示,均匀圆环电阻R0=8欧,电压恒定为6伏,定值电阻R=1欧.导电滑臂OA的电阻不计,可以在圆环上无摩擦地滑动.圆环可以产生的最大电功率为
9
9
瓦;电源可以产生的最小电功率为
12
12
瓦.
分析:由电路图可知,圆环中上部分圆弧电阻和下部分圆弧电阻并联,然后与R串联;
(1)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,根据P=I2R表示出圆环可以产生的电功率,借助于数学中的不等式关系得出最大功率;
(2)当圆环的电阻最大时,电源产生的电功率最小,先求出圆环的最大电阻,再根据电阻的串联和P=
U2
R
求出其最小电功率.
解答:解:(1)由电路图可知,圆环中上部分圆弧电阻R1和下部分圆弧电阻R2并联,然后与R串联;
电路中的电流:
I=
U
R+R

圆环可以产生的电功率:
P=I2R=(
U
R+R
2×R=
U2R
R2+R2+2RR

∵R2+R2≥2RR
∴P
U2R
2RR+2RR
=
U2
4R
=
(6V)2
4×1Ω
=9W,
即当R=R=1Ω时,圆环可以产生的最大电功率为9W;
(2)当圆环的电阻最大时,电源产生的电功率最小,
R1和R2并联,且R1+R2=8Ω
要使R最大,必须保证R1,R2相差最小
即R1=R2=4Ω时,此时R=
R1R2
R1+R2
=
4Ω×4Ω
4Ω+4Ω
=2Ω,
电源可以产生的最小电功率:
Pmin=
U2
R+R
=
(6V)2
1Ω+2Ω
=12W.
故答案为:9;12.
点评:本题考查了欧姆定律电功率公式的灵活运用,关键是会判断电路的连接方式,难点是利用数学方法得出圆环产生的最大功率和并联电阻的最大值.
练习册系列答案
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科目:初中物理 来源: 题型:

演绎式探究:
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现在,叶子和小雨要研究有关电场强弱的问题:
(1)电场强度:
我们知道,磁体周围存在磁场;同样,带电体周围存在电场.我们用电场强度E表示电场的强弱.在电场中各点E的大小一般是不同的,E越大,表示该点电场越强.不同点E的方向也一般不同.
如图所示,若一个小球带的电量为q,则与其距离为r的A点处的电场强度大小为E=k
qr2
(k为常数),这说明距离带电体越远,电场越
 
.A点处E的方向如图中箭头所示.
(2)环形带电体的电场强度:
如图所示,有一个带电均匀的圆环,已知圆环的半径为R,所带的总电最为Q.过圆环中心O点作一垂直于圆环平面的直线,那么在此直线上与环心相距为x的P点处的电场强度EP的表达式是怎样的呢?
小雨首先把圆环均匀分割为许多等份,每一等份的圆弧长度为△l,则每一等份的电量为
 
;每一等份可以看作一个带电小球,则每一等份在P点所产生的电场强度的大小为E1=
 
;E1沿着OP方向的分量E1x=E1cos∠E1PE1x=
 

EP的大小等于圆环上所有等份的E1x大小之和,即EP=
 

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科目:初中物理 来源: 题型:

如图所示的圆环是由阻值R、粗细均匀的金属丝制成的.A、B、C三点将圆环分成三等份(每等份电阻为
1
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R),若将其中任意两点连入电路,则连入电路的电阻值为
2
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R
2
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R

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科目:初中物理 来源: 题型:

如图所示,将一粗细均匀,阻值为R的电阻丝弯成一圆环,A、B、C三点将圆环三等分,求A、B两点间的电阻值.

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科目:初中物理 来源: 题型:

如图所示的圆环是由阻值粗细均匀的金属丝制成的.A、B、C三点将圆环分成三等份(每等份电阻为R),若将其中任意两点连入电路,则连入电路的电阻值为
2
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R
2
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R

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科目:初中物理 来源:《第6章 欧姆定律》2006年单元测试卷(解析版) 题型:解答题

如图所示,将一粗细均匀,阻值为R的电阻丝弯成一圆环,A、B、C三点将圆环三等分,求A、B两点间的电阻值.

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