题目内容
【题目】如图所示,电路中电源电压和灯L的电阻保持不变,定值电阻R=20Ω,灯L标有“8V 6.4W”字样,电流表用0~0.6A量程,电压表用0~15V量程.
(1)灯泡L的电阻为多少?
(2)开关S1闭合,S2、S3断开时,电压表的示数为6V,电源电压为多少?
(3)将滑动变阻器的滑片移到b端,闭合开关S1、S2、S3时,电流表的示数为0.6A,滑动变阻器的最大电阻为多少?
(4)当开关S2闭合,S1、S3断开,在确保电路安全的情况下,当电路消耗的功率最大时,滑动变阻器消耗的功率是多少?
【答案】(1)10Ω;
(2)9V;
(3)60Ω;
(4)1.8W.
【解析】
(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI求出额定电流,根据欧姆定律求出电阻;
(2)开关S1闭合,S2、S3断开时,R与L串联,电压表测R两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出灯泡两端的电压,利用串联电路的电压特点求出电源的电压;
(3)将滑动变阻器的滑片移到b端,闭合开关S1、S2、S3时,R与滑动变阻器的最大值并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R的电流,再根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流,利用欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;
(4)当开关S2闭合,S1、S3断开,滑动变阻器与灯泡串联,根据灯泡的额定电流和电流表的量程确定电路中的最大电流,此时电路消耗的功率最大,根据欧姆定律求出灯泡两端的电压,利用串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,利用P=UI求出滑动变阻器消耗的功率.
(1)根据P=UI可得,灯泡的额定电流:
IL额===0.8A,
根据欧姆定律可得,灯泡的电阻:
RL===10Ω;
(2)开关S1闭合,S2、S3断开时,R与L串联,电压表测R两端的电压,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴电路中的电流:
I===0.3A,
此时灯泡两端的电压:
UL=IRL=0.3A×10Ω=3V,
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴电源的电压:
U=UR+UL=6V+3V=9V;
(3)将滑动变阻器的滑片移到b端,闭合开关S1、S2、S3时,R与滑动变阻器的最大值并联,电流表测干路电流,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴通过R的电流:
IR===0.45A,
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
∴通过滑动变阻器的电流:
Iab=I﹣IR=0.6A﹣0.45A=0.15A,
滑动变阻器的最大阻值:
Rab===60Ω;
(4)当开关S2闭合,S1、S3断开,滑动变阻器与灯泡串联,
∵灯泡的额定电流为0.8A,电流表的量程为0~0.6A,
∴为确保电路安全,电路中的最大电流为0.6A,
此时灯泡两端的电压:
UL′=ImaxRL=0.6A×10Ω=6V,
滑动变阻器两端的电压:
U滑=U﹣UL′=9V﹣6V=3V,
滑动变阻器消耗的功率:
P滑=U滑Imax=3V×0.6A=1.8W.
答:(1)灯泡L的电阻为10Ω;
(2)电源电压为9V;
(3)滑动变阻器的最大电阻为60Ω;
(4)当开关S2闭合,S1、S3断开,在确保电路安全的情况下,当电路消耗的功率最大时,滑动变阻器消耗的功率是1.8W.
【题目】阅读短文,回答问题:
太阳能路灯
图甲是我市S327省道两边的太阳能路灯,它由太阳能电池板、控制器、24V的蓄电池组、LED发光二极管、灯杆及灯具外壳组成。它的结构示意图如图乙,工作时能量流程图如图丙。
LED发光二极管是一种半导体器件,它具有工作电压低(2~4V)、耗能少、寿命长、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点。它与普通的白炽灯发光原理不同,可以把电直接转化为光。实验测得LED发光二极管两端加不同电压时的电流,数据如下表:
电压/V | 1 | 1.5 | 2.0 | 2.3 | 2.5 | 2.8 | 3.0 | 3.3 | 3.5 | 3.6 | 3.7 |
电流/mA | 0 | 0 | 0 | 5 | 10 | 60 | 160 | 380 | 690 | 900 | 1250 |
(1) 关于流程①和②的能量转化,下列说法正确的是(_________)
A. 流程①是将太阳能转化为电能,流程②是将电能转化为光能
B. 流程①是将电能转化为化学能,流程②是将化学能转化为电能
C. 流程①是将电能转化为化学能,流程②是将电能转化为光能
D. 流程①是将太阳能转化为电能,流程②是将化学能转化为光能
(2)为使额定电压为3.3V的LED发光二极管正常工作,应将_____个LED发光二极管串联才能安全使用。
(3)如图乙所示,一般情况下关于控制开关S的接通状态下列说法正确的是(_________)
A.白天S与a接通,夜晚S与b接通 B.白天S与a接通,夜晚S与c接通
C.白天S与b接通,夜晚S与c接通 D.白天S与c接通,夜晚S与a接通
(4)这种LED发光二极管的电压从2.5V变化到3.6V时,LED的功率增加了________W。
(5)下列哪一幅图像所反映的关系符合LED发光二极管的特征? (________)
A. B. C. D.