图1是当湖水水位高于警戒水位时自动报警装置的原理图,已知电源电压恒为6V,小灯泡L标有“2V 2W”的字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响).长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接.底部有一小孔与湖水想通,且容器底面与警戒水位相平.两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图2所示(x为容器内水柱高度h的倒数,即x=1/h),则下列说法正确的是A.小灯泡的电阻丝2ΩB.将电流表改为水位计,水位计的刻度是均匀的C.当湖水水位高于警戒水位5m时,灯泡正常工作D.当湖水水位高于警戒水位0.4m时,电流表示数为0.6A
网友回答
AC
解析分析:(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=求出小灯泡的电阻;
(2)电流表改为水位计,水位计的刻度是否均匀,关键是电路电流是否和湖水电阻成比例;
(3)灯泡正常工作时两端电压为2V,根据串联电路的电压特点求出湖水电阻两端的电压,再根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出湖水的电阻,利用图象找到对应的x求出湖水水位高于警戒线的高度;
(4)根据图象得出R与x的表达式,进一步求出当湖水水位高于警戒水位0.4m时时湖水的电阻,再根据电阻的串联和欧姆定律求出电流表的示数.
解答:(1)根据P=可得,灯泡的电阻:
RL===2Ω,故A正确;
(2)当超过警戒水位时,湖水水位发生变化,A内湖水电阻R发生改变,
由I=可知,U、RL不变,则I与R不成比例,电流表的示数变化不均匀,即水位计的刻度不均匀,故B不正确;
(3)灯泡正常发光时,两端的电压为2V,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得,电路中的电流:
I===1A,
∵湖水电阻R与L串联,
∴湖水电阻两端的电压:
UR=U-UL=6V-2V=4V,
则R===4Ω,
由图象可知,当R=4Ω时,=0.2m-1,
h=5m,故C正确;
(4)由图象可知,R=4Ω时,x=0.2m-1,R=8Ω时,x=0.4m-1,
设R=kx+b,则4Ω=k×0.2m-1+b,8Ω=k×0.4m-1+b,
解得:k=20Ω?m,b=0,
∴当湖水水位高于警戒水位0.4m时,x=2.5m-1,
对应的电阻R=20Ω?m×2.5m-1=50Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电流表示数I==≈0.12A,故D不正确.
故选AC.
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,由图象判断水位的高度,体现了物理在实际生活中的应用,本题难点在于分析电流表改为水位计时,水位计的刻度是否均匀.