【題目】如圖所示的電路中,電源兩端的電壓U0保持不變,燈泡L的規(guī)格為“12V 18W”,不考慮溫度對(duì)燈泡電阻的影響,電流表的量程為0~3A.當(dāng)只閉合開關(guān)S,S1時(shí),將滑動(dòng)變阻器的滑片移至中點(diǎn),電壓表V的示數(shù)為U1 , 電路總功率為P1;然后將滑片移至最右端,電壓表V的示數(shù)為U1',電路總功率為P1';當(dāng)只閉合開關(guān)S,S1、S2時(shí),電路消耗的總功率為P2;當(dāng)只閉合開關(guān)S,S1、S3時(shí),燈泡正常發(fā)光,電路消耗的總功率為P3 . 已知U1:U1'=7:8,P1:P1'=3:2.

(1)求燈泡的電阻RL;
(2)P2與P3的比值;
(3)若只閉合開關(guān)S,S2和S3 , 在保證電路安全的前提下,求電路的總功率達(dá)到最小和最大兩種情況下,滑動(dòng)變阻器的功率P4與P4'之比.

【答案】
(1)解:燈的電阻RL= =8Ω;
(2)解:當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1時(shí),將滑動(dòng)變阻器的滑片移至中點(diǎn),電路圖如圖中的①所示:

電壓表V的示數(shù)為U1,電路總功率為P1;然后將滑片移至最右端,電壓表V的示數(shù)為U1',電路總功率為P1'

根據(jù)P=UI,在①的兩種狀態(tài)下,通過的電路的電流之比 ,根據(jù)歐姆定律I= ,兩種狀態(tài)下的電流之比: ,又 ,解之:R2=40Ω;

在①的兩種狀態(tài)下,根據(jù)電壓不變時(shí),通過的電流與電阻成反比,所以有 ,R1=12Ω,

當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1、S2時(shí),電路圖如上圖中的②所示,當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1、S3時(shí),燈泡正常發(fā)光,電路圖如圖中的③所示,

根據(jù)P= 有,P2與P3的比值, ;


(3)解:若只閉合開關(guān)S、S2和S3,電路圖如上圖中的④所示,

根據(jù)歐姆定律,通過R1的電流I11= =1A是不變的,當(dāng)R2的阻值為40Ω時(shí),通過變阻器的電流最小I最小= =0.3A,根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律,總電流最小,根據(jù)P=U0I此時(shí)電路消耗的電功率最;

因電流表的量程為3A,當(dāng)電流表示數(shù)最大為3A時(shí),此時(shí)電路的總功率最大,

此時(shí)通過變阻器的最大電流為I最大=3A﹣1A=2A,所以,電路的總功率達(dá)到最小和最大兩種情況下,滑動(dòng)變阻器的功率P4與P4'之比


【解析】(1)根據(jù)R= 求燈的電阻;(2)根據(jù)當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1時(shí),將滑動(dòng)變阻器的滑片移至中點(diǎn),然后將滑片移至最右端時(shí)兩種狀態(tài)下電壓表示數(shù)之比和電路總功率之比結(jié)合歐姆定律求出R2的阻值大小;再根據(jù)電壓不變時(shí),通過的電流與電阻成反比求出R1的值;分別作出當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1、S2時(shí);當(dāng)只閉合開關(guān)S、S1、S3時(shí)的電路圖,根據(jù)P= 求出兩種狀態(tài)下電功率之比;(3)根據(jù)P=U0I,分析電路的總功率達(dá)到最小和最大的條件,根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律和歐姆定律結(jié)合電流表允許通過的最大電流,分別求出通過變阻器的最小和最大電流,從而求出滑動(dòng)變阻器的功率P4與P4'之比.
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握歐姆定律的應(yīng)用: ① 同一個(gè)電阻,阻值不變,與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí),通過的電流也增大.(R=U/I) ② 當(dāng)電壓不變時(shí),電阻越大,則通過的電流就越。↖=U/R) ③ 當(dāng)電流一定時(shí),電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR);計(jì)算電功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中單位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)計(jì)算電功率還可用公式:P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)為了完成實(shí)驗(yàn),請(qǐng)你幫他用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整(要求導(dǎo)線不能交叉,滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)變。
(2)電路連接好后,在閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到(選填“A端”或“B端”);
(3)當(dāng)閉合開關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí),燈絲突然燒斷,此時(shí)電壓表的示數(shù)(選填“變大”、“變小”或“不變”).
(4)換相同規(guī)格的燈泡,重新實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)如下表:

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),小明確定平均電阻就是小燈泡的電阻,你認(rèn)為這種做法合理嗎?(選填“合理“或“不合理“),你的理由是。

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【題目】如圖所示,電源電壓不變,在a,b間接一個(gè)“3V 1W“的小燈泡,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P至圖示位置時(shí),小燈泡正常發(fā)光.若在a,b間換接一個(gè)“3V 1.5W“的小燈泡,欲使其正常發(fā)光,滑片P應(yīng)(
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(1)燈泡L的電阻值;
(2)電源電壓;
(3)只閉合S和S1 , 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P時(shí),若兩 電表的示數(shù)均不超過量程,電路消耗的總功率的范圍.

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