题目内容
【题目】有两只灯泡A灯标有“6V 6W”字样、B灯标有“6V 3W”字样A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。
(1)将灯A与一个滑动变阻器“50Ω 2A”串联接在6V电源两端,如图乙所示。调节滑动变阻器,当滑动变阻器的功率和A灯功率相等时,求此时滑动变阻器的功率;
(2)将A、B并联接在6V电源两端,求1min内电路消耗的电能;
(3)将A、B串联接在某电源两端,在保证两灯均安全的情况下,使其中一灯恰好正常发光,求此时A灯的电阻和电源的电压。
【答案】(1)2.1W;(2)540J;(3)4Ω;8V。
【解析】
(1)将B灯与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端时,因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器的功率和B灯功率相等,所以,由P=I2R可知,定值电阻R与此时B灯泡的电阻相等,由U=IR可知,
UB′=UR=×6V=3V,
由图象可知,此时电路中的电流I=0.7A,则滑动变阻器的功率:
PR=URI=3V×0.7A=2.1W;
(2)将A、B并联接在6V电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,所以,电路的总功率:
P=PA+PB=3W+6W=9W,
由P=可得,1min内电路消耗的电能:
W=Pt=9W×60s=540J;
(3)由P=UI可得,通过B灯的电流:
IB===0.5A,
通过A灯泡的电流:
IA===1A,
因为串联电路电流处处相等,并且保证两灯均安全的情况下,电路的电流:
IA=IB=0.5A,
由图象可知,此时A灯的电压:UA=2V,UB=6V,由欧姆定律可得,此时A灯电阻:
RA===4Ω;
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以电源电压:
U=UA+UB=2V+6V=8V。
答:(1)滑动变阻器的功率为2.1W;
(2)1min内电路消耗的电能为540J;
(3)A灯的电阻为4Ω,电源的电压为8V。