题目内容
【题目】如图甲所示的电路中,电源电压不变,灯泡RL的阻值小于变阻器R2的最大阻值,且R1的阻值是灯泡电阻RL的两倍,灯泡电阻不随温度发生变化。现只闭合S2,滑动变阻器滑片P从a端滑到b端的过程中,变阻器R2的电功率与它两端电压的关系图线如图乙所示,滑动变阻器滑片到达b端时,R2的功率为此时电路总功率的80%,则此时RL:R2=____;若同时闭合S1、S2、S3,电路消耗的最小总功率为______W。
【答案】1:4 15
【解析】
(1)只闭合S2,灯泡与滑动变阻器串联,由串联电路特点和P=I2R表示出滑片到达b端时R2的功率和电路总功率,根据两电路关系列式计算RL和R2的电阻关系;
(2)由图象知,滑片P从a端滑到b端的过程中R2的最大功率为5W,由串联电路特点和欧姆定律表示出电路中电流,由P=I2R表示出R2的电功率;三个开关都闭合时,R1、R2并联,当P在b端时电路消耗的功率最小,由R1、R2与RL的关系和P=I2R计算出电路消耗的最小总功率。
(1)由图甲知,只闭合S2时,灯泡与滑动变阻器串联,滑动变阻器滑片到达b端时,变阻器连入阻值为其最大值,且R2的功率为此时电路总功率的80%,即:P2=80%P,由串联电路的电流特点,根据P=I2R得到:I2R2=80%×I2(RL+R2),即:R2=80%×(RL+R2),所以:R2=4RL,即:RL:R2=1:4;
(2)由图象知,滑片P从a端滑到b端的过程中R2的最大功率为5W,由串联电路特点和欧姆定律可得,电路中电流,由P=I2R可得,R2的电功率:,当R2=RL时,P2有最大值,由图象知,其最大值为5W,,即有:,由图甲知,当同时闭合S1、S2、S3时,R1、R2并联,当滑片在b时,变阻器连入阻值最大,电路的总电阻最大,电源电压一定,由可知此时电路消耗总功率最小,因为,R1=2RL,R2=4RL,所以。
【题目】已知干木柴的热值是1.2×107J/kg,完全燃烧7kg干木柴能放出多少热量?假设这些热量全部被水吸收,能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃?已知水的比热容为4.2×103J/(kg℃).
【题目】小雷研究了家里的智能电热马桶盖,设计出如图所示的便座加热电路,R1 和 R2 是两个阻值相等的定值电阻(表示两个电热丝),该电路通过开关 S 和 S0 的不同接法组合,实现“高温档、低温档”两种加热功能,求:
额定电压 | 加热时功率 | 保温时功率 |
220V | 44W |
(1)定值电阻 R1 的阻值;
(2)智能电热马桶盖加热时功率;
(3)老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的,假设小雷想让马桶圈的温度升 10℃,则用“高温档”加热的方式需要多长时间?(设电热丝发热的 50%被马桶圈吸收,马桶圈的质量 m = 300g,马桶圈材料的比热容为 0.44×103J/kg·℃)