题目内容
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求:
(1)电源电压;
(2)此灯泡的额定功率;
(3)当开关S1闭合,S2、S3都断开,滑动变阻器的滑片P在B端时灯L的电功率.
分析:先画出三种情况的等效电路图:
(1)由图乙可知电压表测电源的电压,根据串联电路电阻的分压特点结合电压表的示数关系求出R2、RL的关系,进一步求出灯泡的电阻;根据欧姆定律和电功率公式表示出电流表的示数,解方程得出电源的电压,再根据R1>R2确定电源的电压.
(2)根据欧姆定律和电阻的串联特点求出甲图中的电流,再根据P=I2R求出灯泡的实际功率,利用实际功率和额定功率之间的关系求出灯泡的额定功率.
(3)根据欧姆定律求出乙图中通过R2的电流,再根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流,根据欧姆定律求出R1的电阻;根据电阻的串联特点和欧姆定律求出图丙中电路的电流,再根据P=I2R求出灯泡的实际功率.
(1)由图乙可知电压表测电源的电压,根据串联电路电阻的分压特点结合电压表的示数关系求出R2、RL的关系,进一步求出灯泡的电阻;根据欧姆定律和电功率公式表示出电流表的示数,解方程得出电源的电压,再根据R1>R2确定电源的电压.
(2)根据欧姆定律和电阻的串联特点求出甲图中的电流,再根据P=I2R求出灯泡的实际功率,利用实际功率和额定功率之间的关系求出灯泡的额定功率.
(3)根据欧姆定律求出乙图中通过R2的电流,再根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流,根据欧姆定律求出R1的电阻;根据电阻的串联特点和欧姆定律求出图丙中电路的电流,再根据P=I2R求出灯泡的实际功率.
解答:解:当开关S1、S2闭合,S3断开,滑动变阻器的滑片P在b端时,电路如图甲所示,此时电路中的电流为I1;
当开关S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器的滑片P在a端时,电路如图乙所示,此时电路中的电流为I2.
当开关S1闭合,S2、S3断开,滑动变阻器的滑片P在b端时,电路如图丙所示,此时电路中的电流为I3.![](http://thumb.1010pic.com/pic3/upload/images/201205/8/c957069a.png)
(1)由图乙可知:U=U2,
由图甲可得:
=
=
=
,
所以
=
,
∵R2=20Ω,
∴RL=40Ω,
在图乙中:
+
=1.5A,
即
+
=1.5A,
解得:U=18V或U=12V;
∵R1>R2,
∴
>
,即U>
=
=6
V>12V.
故电源的电压U=18V.
(2)图甲中电路中的电流I1=
=
=0.3A,
∵此时灯L消耗的功率PL=(I1)2RL=(0.3A)2×40Ω=3.6W,
∴灯泡的额定功率PL额=4PL=4×3.6W=14.4W;
(3)由图乙可得:
通过R1的电流为I1′=I2-
=1.5A-
=0.6A,
∴R1=
=
=30Ω,
由图丙可得:电路中的电流I3=
=
=0.2A,
灯L的电功率PL实=(I3)2RL=(0.2A)2×40Ω=1.6W.
答:(1)电源电压为18V;
(2)此灯泡的额定功率14.4W;
(3)当开关S1闭合,S2、S3都断开,滑动变阻器的滑片P在B端时灯L的电功率为1.6W.
当开关S1、S2、S3都闭合,滑动变阻器的滑片P在a端时,电路如图乙所示,此时电路中的电流为I2.
当开关S1闭合,S2、S3断开,滑动变阻器的滑片P在b端时,电路如图丙所示,此时电路中的电流为I3.
![](http://thumb.1010pic.com/pic3/upload/images/201205/8/c957069a.png)
(1)由图乙可知:U=U2,
由图甲可得:
U1 |
U2 |
U1 |
U |
R2 |
RL+R2 |
1 |
3 |
所以
RL |
R2 |
2 |
1 |
∵R2=20Ω,
∴RL=40Ω,
在图乙中:
U |
R2 |
P1 |
U |
即
U |
20Ω |
10.8W |
U |
解得:U=18V或U=12V;
∵R1>R2,
∴
U |
R2 |
P1 |
U |
P1R2 |
10.8W×20Ω |
6 |
故电源的电压U=18V.
(2)图甲中电路中的电流I1=
U |
RL+R2 |
18V |
20Ω+40Ω |
∵此时灯L消耗的功率PL=(I1)2RL=(0.3A)2×40Ω=3.6W,
∴灯泡的额定功率PL额=4PL=4×3.6W=14.4W;
(3)由图乙可得:
通过R1的电流为I1′=I2-
U |
R2 |
18V |
20Ω |
∴R1=
U | ||
|
18V |
0.6A |
由图丙可得:电路中的电流I3=
U |
RL+R2+R1 |
18V |
20Ω+40Ω+30Ω |
灯L的电功率PL实=(I3)2RL=(0.2A)2×40Ω=1.6W.
答:(1)电源电压为18V;
(2)此灯泡的额定功率14.4W;
(3)当开关S1闭合,S2、S3都断开,滑动变阻器的滑片P在B端时灯L的电功率为1.6W.
点评:本题考查了串、并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是画出三种情况的等效电路图,难点是根据已知条件能把三电路图的关系联系到一块,综合性强,难度较大.
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