题目内容

【题目】在图甲所示的电路中,已知电源为电压可调的直流学生电源,灯泡L1的额定电压为8V,图乙是灯泡L2的U—I图像。

(1)当开关S接 时,电压表的示数为1.2V,电流表的示数为0.3A,求定值电阻R0的阻值;
(2)当开关S接 时,调节电源电压,使灯泡L1正常发光,此时R0消耗的功率为1W,求灯泡L1的额定功率;
(3)开关S接b时,通过调节电源电压使灯泡L1正常发光,求电路消耗的总功率。

【答案】
(1)解:当开关S接a时,灯泡L1与电阻R0串联(如下图所示),

∵U0=1.2V,I=0.3A,
∴电阻R0的阻值为:
答:定值电阻R0的阻值为
(2)解:当开关S接a时,灯泡L1与电阻R0串联,
∵灯泡L1正常发光时,
∴灯泡L1两端的电压为额定电压U1=8V,
又∵此时R0消耗的功率为P0=1W,而R0=4Ω,
∴此时电路中的电流为: ,即I1=I0=0.5A,
灯泡L1的额定功率为:P1=U1I1=8V×0.5A=4W.
答:灯泡L1的额定功率4W.
(3)解:开关S接b时,灯泡L1与灯泡L2串联(如下图所示),

∵灯泡L1正常发光,
∴此时电路中的电流为I1=I2=0.5A,
从灯泡L2的U-I图象可知,当电流为0.5A时,灯泡L2两端的电压为U2=4V,
则电源电压为:U=U1+U2=8V+4V=12V,
∴电路消耗的总功率为:P总=UI1=12V×0.5A=6W.
答:电路消耗的总功率
【解析】(1)开关S接a时,灯泡L1与电阻R0串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是电阻R0两端的电压,知道电阻R0两端的电压和通过的电流,利用公式R=可计算出电阻R0的阻值;
(2)灯泡L1正常发光时,则灯泡L1两端的电压为额定电压,知道此时电阻R0消耗的功率和其阻值的大小,可利用公式P=I2R计算出此时电路中的电流,最后再利用公式P=UI计算出灯泡L1的额定功率;
(3)开关S接b时,灯泡L1与灯泡L2串联,电流表测量的是整个电路中的电流,电压表测量的是灯泡L2两端的电压,而灯泡L1正常发光,则此时电路中的电流为0.5A,从灯泡L2的U-I图象上找到当电流为0.5A时,灯泡L2两端的电压,又知道灯泡L1的额定电压,利用串联电路电压的特点计算出电源电压,最后再利用公式P=UI计算出电路消耗的总功率.
【考点精析】关于本题考查的欧姆定律及其应用和电功率的计算公式,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);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才能得出正确答案.

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(3)小明观看火箭发射时的电视直播,看到捆绑在箭体上的助推火箭的燃料耗尽立即与箭体分离,之后又上升了一段距离才下坠而远离箭体.请你用所学的物理知识解释为什么助推火箭离开箭体后上升了一段距离才下坠. .

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