题目内容
【题目】如图甲所示,电源电压恒定不变,滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω,小灯泡的额定电压为6V,它的电流随电压变化的图象如图乙所示.
(1)当只闭合开关S1时,将滑动变阻器R1的滑片调到中点,此时小灯泡恰好正常发光.求电源电压和小灯泡的额定功率;
(2)当只闭合开关S2时,此时电流表的示数为0.4A,求电阻R2的阻值,小灯泡的实际功率;
(3)当只闭合开关S2时,通电1min,求电流通过电阻R2产生的热量.
【答案】
(1)解:当只闭合开关S1时,将滑动变阻器R1的滑片调到中点,灯泡与滑动变阻器 R1串联,
因串联电路中各处的电流相等,且此时小灯泡恰好正常发光,
所以,由图乙可知,灯泡正常发光时电路中的电流I=IL=0.5A,
由I= 可得,R1两端的电压:
U1=I× R1=0.5A×
×40Ω=10V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:
U=UL+U1=6V+10V=16V,
灯泡的额定功率:
PL=ULIL=6V×0.5A=3W
答:电源电压为16V,小灯泡的额定功率为3W
(2)解:当只闭合开关S2时,灯泡与R2串联,电流表测电路中的电流,即I′=0.4A,
由图乙可知,此时灯泡两端的电压UL′=4V,
此时R2两端的电压:
U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V,
电阻R2的阻值:
R2= =
=30Ω,
小灯泡的实际功率:
PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W
答:电阻R2的阻值为30Ω,小灯泡的实际功率为1.6W
(3)解:当只闭合开关S2时,通电1min电流通过电阻R2产生的热量:
Q2=(I′)2R2t=(0.4A)2×30Ω×60s=288J
答:电流通过电阻R2产生的热量为288J
【解析】(1)当只闭合开关S1时,将滑动变阻器R1的滑片调到中点,灯泡与滑动变阻器 R1串联,灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据图乙读出通过灯泡的电流即为电路中的电流,根据欧姆定律求出R1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压,根据P=UI求出灯泡的额定功率;(2)当只闭合开关S2时,灯泡与R2串联,电流表测电路中的电流,根据图象读出灯泡两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,根据欧姆定律求出电阻R2的阻值,根据P=UI求出小灯泡的实际功率;(3)当只闭合开关S2时,根据Q=I2Rt求出通电1min电流通过电阻R2产生的热量.
【考点精析】关于本题考查的欧姆定律及其应用和电功率的计算公式,需要了解欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR);计算电功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)计算电功率还可用公式:P=I2R和P= U2/R才能得出正确答案.
