题目内容
【题目】如图所示,电路中电源电压和灯泡L的电阻保持不变,已知定值电阻R1=12Ω.求:
(1)只闭合S2时,电流表示数为0.5A,电压表示数为2V,R2的阻值和电源电压;
(2)同时闭合S1、S2、S3 , 电流表示数为3A,此时灯泡L正常发光,小灯泡的额定功率和电阻;
(3)只闭合开关S3时,通电1min,整个电路消耗的电能是多少?
【答案】
(1)解:当只闭合开关S2时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
电流表的示数为I=0.5A,电压表的示数为U2=2V,
由I= 可得R2的阻值:
R2= = =4Ω;
R1两端的电压:
U1=IR1=0.5A×12Ω=6V,
则电源的电压:U=U1+U2=6V+2V=8V
(2)解:当开关S1,S2,S3都闭合时,R1被短路,R2与灯泡L并联,电流表测干路电流,即干路电流I′=3A,
通过R2的电流I2= = =2A,
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知:
通过灯泡的电流:IL=I′﹣I2=3A﹣2A=1A,
由于灯泡正常发光,则额定功率P额=PL=UIL=8V×1A=8W;
由I= 可得灯泡的电阻:
RL= = =8Ω
(3)解:只闭合开关S3时,R1与灯泡串联,
则R=R1+RL=12Ω+8Ω=20Ω,
则整个电路消耗的电能W= t= ×60s=192J
【解析】(1)只闭合开关S2时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据串联电路特点和欧姆定律计算R1两端的电压,进而计算出电源电压;(2)三个开关都闭合时,R1被短路,R2与灯泡L并联,电流表测干路电流,根据并联电路的特点和欧姆定律计算灯泡功率和电阻;(3)只闭合开关S3时,R1与灯泡串联,根据串联电路的特点求出总电阻,利用W= t计算整个电路消耗的电能.
【考点精析】关于本题考查的欧姆定律及其应用和电功的计算,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);电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)才能得出正确答案.
【题目】小彬用如图甲所示的实验器材探究”电流与电阻的关系”.电源电压恒为4.5V,
阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个。
(1)小彬将5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是;排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为A.
(2)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关后,应将滑动变阻器的滑片P向(选填“A”或“B”)端移动。
(3)将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复步骤(3).
实验记录的多组数据如表所示.分析数据可得出结论:
实验次数 | 定值电阻(Ω) | 电流表示数(A) |
1 | 5 | |
2 | 10 | 0.18 |
3 | 20 | 0.09 |
(4)本实验中,为了以上实验能顺利进行,应该选取至少标有Ω的滑动变阻器。