题目内容
19.如图甲所示,电源电压恒定不变,小灯泡L上标有“6V 3W”字样.通过特殊金属材料制成的电阻R1的电流I1与它两端的电压U1的关系如图乙所示.求:(1)小灯泡L正常发光时的电阻.
(2)闭合开关S1、S3,断开S2,当把滑片P移到最左端时,灯泡L正常发光,电流表的示数是多少?
(3)断开开关S1、S3,闭合S2,电流表示数为0.1A,此时滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω,小灯泡消耗的实际功率为多少?
分析 (1)根据灯泡额定电压与额定功率应用电功率公式可以求出灯泡电阻.
(2)分析清楚电路结构,然后应用应用并联电路特点、欧姆定律求出电流表示数.
(3)分析清楚电路结构,由图示图象求出电流对应的电压,然后应用串联电路特点求出灯泡电阻,最后由P=UI求出灯泡实际功率.
解答 解:(1)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,灯泡正常发光时的电阻:RL=$\frac{{U}_{L额}^{2}}{{P}_{L额}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω.
(2)由图示电路图可知,闭合开关S1、S3,断开S2,当把滑片P移到最左端时,
灯泡与R1并联,电流表测干路电流,
灯泡正常发光,则并联电压(电源电压):U=UL额=6V,
由图示图象可知,通过R1的电流:I1=0.45A,
由P=UI可知,通过灯泡的电流:IL=$\frac{{P}_{L额}}{{U}_{L额}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A,
电流表示数:I=I1+IL=0.45A+0.5A=0.95A;
(3)由图示电路图可知,断开开关S1、S3,闭合S2时,灯泡与两电阻串联,电流表测电路电流,
由图示图象可知,电流I=0.1A对应的电压:U1=0.5V,
滑动变阻器两端电压:U滑=IR滑=0.1A×10Ω=1V,
灯泡两端电压:UL=U-U1-U滑=6V-0.5V-1V=4.5V,
灯泡实际功率:P=ULI=4.5V×0.1A=0.45W;
答:(1)小灯泡L正常发光时的电阻为12Ω.
(2)闭合开关S1、S3,断开S2,当把滑片P移到最左端时,灯泡L正常发光,电流表的示数是0.95A.
(3)断开开关S1、S3,闭合S2,电流表示数为0.1A,此时滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω,小灯泡消耗的实际功率为0.45W.
点评 本题考查了求电阻、电流表示数、灯泡功率,分析清楚电路结构是正确解题的前提与关键,应用电功率公式、串并联电路特点与欧姆定律即可正确解题.
| 导线 | 银 | 铜 | 铝 | 钨 | 铁 | 锰铜合金 | 镍铬合金 |
| 电阻R/Ω | 0.016 | 0.017 | 0.027 | 0.052 | 0.096 | 0.44 | 1.1 |
(1)①晓彤小组在探究“电功率跟电流、电压的关系”实验中,设计了如图甲所示电路,将L1和L2串联在电路中的目的是保持两灯电流相同,研究电功率与电压关系.
实验数据及现象如表1所示,该实验得到的结论是在电流相同时,电压越大,电功率越大.
表1:
| 发光情况 | 电压/V | |
| “2.5V0.3A”灯泡 | 较暗 | 1.2 |
| “3.8V0.3A”灯泡 | 较亮 | 2.2 |
②小雪小组在探究“电功率跟电流、电压的关系”实验中,设计了如图乙所示电路,实验中若保持灯泡L2正常发光进行实验,该操作是否可行,请你说明理由.
(2)同学们用“2.5V 0.3A”的小灯泡设计了如图丙所示的电路,探究“比较灯泡的亮度”实验,实验现象及数据如表2所示,晓彤分析认为:灯泡两端电压越大,发光越亮,发光效果越好.请你对同学们的观点给予合理评价.
表2:
| 电压/V | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.5 |
| 亮度 | 很暗 | 较暗 | 正常发光 | 很亮 | 更亮 | 灯丝烧断 |
| A. | 20Ω 0.8W | B. | 20Ω 0.67W | C. | 24Ω 0.67W | D. | 24Ω 0.96W |