题目内容
【题目】如图所示电路,电源电压保持不变,灯上标有“6V 3W”字样,当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器滑片P移到a端时,电压表的示数为2.4V,电流表示数为0.3A(灯泡灯丝电阻不随温度的变化而改变)。
求:
(1)滑动变阻器的最大阻值;
(2)此时灯泡的实际功率;
(3)电源电压;
(4)当开关S1和S2都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时,电路消耗的总功率.
【答案】
(1)
解:当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器滑片P移到a端时,滑动变阻器R的最大阻值和灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,
由I= 可得,滑动变阻器的最大阻值:
R= = =8Ω;
答:滑动变阻器的最大阻值为8Ω;
(2)
解:由P= 可得,灯泡的电阻:
RL= = =12Ω,
当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器滑片P移到a端时,灯泡的实际功率:
PL′=I2RL=(0.3A)2×12Ω=1.08W;
答:此时灯泡的实际功率为1.08W;
(3)
解:当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器滑片P移到a端时,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源电压:
U=I(RL+R)=0.3A×(12Ω+8Ω)=6V;
答:电源电压为6V;
(4)
解:当开关S1和S2都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联,
因并联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的总电阻:
R总= = =4.8Ω,
电路消耗的总功率:
P= = =7.5W。
答:当开关S1和S2都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时,电路消耗的总功率为7.5W。
【解析】(1)当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器滑片P移到a端时,滑动变阻器R的最大阻值和灯泡串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;(2)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P= 求出灯泡的电阻,当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器滑片P移到a端时,根据P=I2R求出此时灯泡的实际功率;(3)当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器滑片P移到a端时,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;(4)当开关S1和S2都闭合、滑动变阻器的滑片P移到b端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联,根据电阻的并联求出电路中的总电阻,利用P= 求出电路消耗的总功率。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,关键是两种情况下电路电路连接方式的判断。
【考点精析】解答此题的关键在于理解欧姆定律及其应用的相关知识,掌握欧姆定律的应用: 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),以及对电功率的计算公式的理解,了解计算电功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)计算电功率还可用公式:P=I2R和P= U2/R.