题目内容
8.(1)小灯泡的电阻;
(2)定值电阻R0和电源电压U;
(3)在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定值的情况下,只闭合S1时,变阻器连入电路的最小电阻为多少?在电表的示数不超过量程,只闭合S2时,电路消耗的最小功率为多少?
分析 (1)根据小灯泡的额定电压和额定功率利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$即可求灯泡的电阻;
(2)根据滑片在a、b处时变阻器的电压和电阻,根据欧姆定律求出电流Ia和Ib,根据滑片置于a、b点时电压表示数相等、Ia:Ib=5:3和Ra:R0=6:5求出Ra、Rb与R0的关系式;
根据串联电路的电压特点和电源电压不变列出关于Ra、Rb、R0的等式,结合Ra、Rb与R0的关系式解方程即可.
(3)只闭合S1时,在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定值的情况下,得出电路中的最大电流,利用欧姆定律和串联电路的电阻特点即可求变阻器连入电路的最小电阻;
只闭合S2时,滑动变阻器和定值电阻R0串联,则滑动变阻器两端的电压可以达到电压表的最大量程15V,由此可求出滑动变阻器需要连入的最大阻值,与变阻器R的最大电阻为120Ω比较,判断出滑动变阻器能连入的最大阻值,然后即可求出电流,利用P=UI求消耗的最小功率.
解答 解:
(1)已知U额=6V,P额=3W,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得灯泡的电阻:
RL=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω.
(2)只闭合S2时,滑动变阻器R和定值电阻R0串联,当滑片置于b点时,设电压表示数为Ub,此时变阻器接入电路的阻值为Rb,
根据欧姆定律可得,此时电路中电流(即电流表示数)为Ib=$\frac{{U}_{b}}{{R}_{b}}$,
则根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得电源电压:
U=Ib(Rb+R0)=$\frac{{U}_{b}}{{R}_{b}}$(Rb+R0)-----------①
只闭合S1时,滑动变阻器R和灯泡L串联,当滑片置于a点时,设电压表示数为Ua,此时变阻器接入电路的阻值为Ra,此时电路中电流(即电流表示数)为Ia=$\frac{{U}_{a}}{{R}_{a}}$,
由题意可知Ia:Ib=5:3,
即:$\frac{{U}_{a}}{{R}_{a}}$:$\frac{{U}_{b}}{{R}_{b}}$=5:3,
已知滑片置于a、b点时电压表示数相等,即Ua=Ub,
所以,5Ra=3Rb,已知Ra:R0=6:5,
则 Ra=$\frac{6}{5}$R0-------------②
所以,Rb=2R0----------③
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律得:
U=Ia(Ra+RL)=$\frac{5}{3}$Ib(Ra+RL)=$\frac{5}{3}$×$\frac{{U}_{b}}{{R}_{b}}$×(Ra+12Ω)---------④
联立①②③④解得:R0=20Ω,U=18V;
(3)只闭合S1时,滑动变阻器R和灯泡L串联,
电流表量程为0-0.6A,灯泡的额定电流I额=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A,
则电流表的最大示数大于灯泡的额定电流,所以电路中的最大电流应等于灯泡的额定电流0.5A,
根据欧姆定律可得,最小总电阻:R总小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω,
因为串联电路的总电阻等于各电阻之和,
所以变阻器连入电路的最小电阻为:R滑小=R总1-RL=36Ω-12Ω=24Ω;
只闭合S2时,滑动变阻器和定值电阻R0串联,要使电路消耗的功率最小,则滑动变阻器连入电路的阻值最大,设变阻器连入电阻的最大值为R最大,此时变阻器两端的电压可以达到电压表的最大量程15V,
根据串联电路的电流特点和欧姆定律得:$\frac{U-{U}_{最大}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{最大}}{{R}_{最大}}$,
即:$\frac{18V-15V}{20Ω}$=$\frac{15V}{{R}_{最大}}$,
解得R最大=100Ω,
而变阻器R的最大电阻为120Ω,即滑动变阻器连入电路的阻值可以最大达到100Ω;
则电路中的电流最小为:I最小=$\frac{{U}_{最大}}{{R}_{最大}}$=$\frac{15V}{100Ω}$=0.15A,
电路消耗的最小功率:P最小=UI最小=18V×0.15A=2.7W.
答:(1)小灯泡的电阻为12Ω;
(2)定值电阻R0为20Ω,电源电压为18V;
(3)只闭合S1时,变阻器连入电路的最小电阻为24Ω;只闭合S2时,电路消耗的最小功率为2.7W.
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用,关键是分析比较在电表的示数不超过量程和灯泡两端的电压不超过额定值的条件,知道二者如何才能满足这个条件.
| 整车质量 | 20kg |
| 锂电池电压 | 48V |
| 锂电池容量 | 12A•h |
| 电动车额定电压 | 48V |
| 电动机额定功率 | 350W |
(2)若电动机以额定功率工作,求锂电池充足一次电最多可骑行的时间(精确到0.1)
(3)锂电池充足电后,电动车在平直的公路上匀速行驶,受到的平均阻力为96N,最多能连续行驶17.28km,求电动车工作的效率.
| A. | 物体10s时的速度大于4s时的速度 | |
| B. | 0-6s拉力对物体所做的功大于6-12s拉力对物体所做的功 | |
| C. | 0-6s拉力对物体做功的功率小于6-12s拉力对物体做功的功率 | |
| D. | 0-6s物体所受的拉力大于6-12s物体所受的拉力 |
| A. | 图甲中,漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律 | |
| B. | 图乙中,人佩戴的凹透镜可以矫正远视眼 | |
| C. | 图丙中,光的色散现象说明白光是由各种色光混合而成的 | |
| D. | 图丁中,平面镜成像时进入眼睛的光线是由像发出的 |
| A. | 还继续处于水平平衡 | B. | 右端上升,左端下降 | ||
| C. | 右端下降,左端上升 | D. | 无法确定杠杆的运动状态 |
| A. | 春天,柳枝吐芽 | B. | 夏天,山涧瀑布 | C. | 秋天,菊香满园 | D. | 冬天,雪花飘飘 |