解题思路:(1)根据题干涉及到的信息:悬停时处于平衡状态、惯性的量度质量、热胀冷缩、声音的传播需要介质进行解答;
(2)①根据图象可知光强为3.0cd时RP的阻值,当a、b两端电压为4V时电阻箱接入电路中的电阻最小,根据串联电路的电压特点求出RP两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,再利用欧姆定律求出变阻箱的最小阻值;
②电阻箱的阻值不变,由图象可知光强从3.0cd-8.0cd时,RP的最小阻值为3Ω,此时电路中的电流最大,电阻箱消耗的电功率最大,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,利用P=I2R求出变阻箱消耗的最大功率;
③由图象可知,1cd、2cd、3cd时RP的阻值,根据串联电路的电流特点求出电路的电流,利用P=I2R求出RP的电功率,然后比较得出规律.
(1)A.探测器悬停时处于平衡状态,受到的力为平衡力,故A正确;
B.惯性的量度是质量,“玉兔号”月球车质量不变,惯性不变,故B不正确;
C.因月球极端环境,月球车的零件应使用热胀冷缩较小的材料制作,故C不正确;
D.因月球上是真空,没有传播声音的介质,声音“两器分离”后月球车和探测器部可以利用超声波进行联系,故D不正确;
(2)①由图丙可知,光强为3.0cd时,RP3=6Ω,玉兔被唤醒时,UR=4V,此时电阻箱接入电路中的电阻最小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,RP两端的电压:
UP=U-UR=6V-4V=2V,
因串联电路中各处的电流相等,
由I=[U/R]可得,电路中的电流:
I3=
UP
RP3=[2V/6Ω]=[1/3]A,
则变阻箱的最小阻值:
R=
UR
R=[4V
1/3A]=12Ω;
②电阻箱的阻值不变,由图象可知光强从3.0cd-8.0cd时,RP的最小阻值为3Ω,此时电阻箱消耗的电功率最大,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,此时电路中的电流:
I最大=[U
RP+R=
6V/3Ω+12Ω]=0.4A,
变阻箱消耗的最大功率:
P最大=(I最大)2R=(0.4A)2×12Ω=1.92W;
③由图丙可知,当光强为1.0cd时RP1=18Ω,当光强为2.0cd时RP2=9Ω,
电路中的电流分别为:
I1=[U
RP1+R=
6V/18Ω+12Ω]=0.2A,I2=[U
RP2+R=
6V/9Ω+12Ω]=[2/7]A,
1cd、2cd、3cd时,RP的电功率依次为:
P1=I12RP1=(0.2A)2×18Ω=0.72W,
P2=I22RP2=([2/7]A)2×9Ω≈0.73W,
P3=I32RP1=(0.4A)2×6Ω=0.96W,
综上可知,光强从1.0cd-3.0时,光敏电阻消耗的功率是增大的.
答:(1)A;
(2)①小明设定光强为3.0cd时唤醒玉兔,电阻箱的阻值至少应调到12Ω;
②在控制电路启动后,当光强从3.0cd-8.0cd时,电阻箱消耗的电功率最大值是1.92W;
③在控制电路启动前,若光强从1.0cd-3.0时,光敏电阻消耗的功率逐渐增大.
点评:
本题考点: 电功率的计算;惯性;平衡状态的判断;声音的传播条件;电路的动态分析.
考点点评: 不同是一道力学和电学的综合题,涉及到的知识较多、综合性强,关键是根据图象得出光强对应的电阻和电阻箱最小阻值的确定.