题目内容

14.在如图甲所示的电路中,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,如图乙是灯泡L2的U-I图象.

(1)当开关S接a时,电压表的示数为1.2V,电流表的示数为0.4A,求定值电阻R0的阻值;
(2)当开关S接a时,调节电源电压,使灯泡L1正常发光,此时R0消耗的功率为1.08W,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.

分析 (1)当开关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(如图所示),知道电阻R0两端的电压和通过的电流,可利用公式R=$\frac{U}{I}$计算出电阻R0的阻值.
(2)调节电源电压,使灯泡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(如图所示),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.

解答 解:(1)当开关S接a时,灯泡L1与电阻R0串联(如下图所示),

由欧姆定律得:R0=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{1.2V}{0.4A}$=3Ω.
(2)当开关S接a时,灯泡L1与电阻R0串联,由于灯泡L1正常发光,则灯泡L1两端的电压为额定电压U1=8V,
由P=I2R得此时电路中的电流为:
I1=I0=$\sqrt{\frac{{P}_{0}}{{R}_{0}}}$=$\sqrt{\frac{1.08W}{3Ω}}$=0.6A,
灯泡L1的额定功率为:P1=U1I1=8V×0.6A=4.8W.
(3)开关S接b时,灯泡L1与灯泡L2串联(如下图所示),

由于灯泡L1正常发光,则此时电路中的电流为I2=I1=0.6A,
从灯泡L2的U-I图象可知,当电流为0.6A时,灯泡L2两端的电压为U2=6V,
则电源电压为:U=U1+U2=8V+6V=14V,
所以,电路消耗的总功率为:P总=UI2=14V×0.6A=8.4W.
答:(1)定值电阻R0的阻值为3Ω.
(2)灯泡L1的额定功率为4.8W.
(3)电路消耗的总功率为8.4W.

点评 本题考查了开关断开和闭合对电路的影响,以及串联电路电流和电压的特点,对欧姆定律及其公式变形和电功率及其公式变形的理解和应用,解答此题的关键是我们要能够准确的分析电路的连接情况,并且能够从图象提取有用信息.

练习册系列答案
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5.阅读短文,回答问题.
汽车防冻液
汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高.为了确保安全,可用水循环进行冷却.实际上,水中往往还要加入不易挥发的防冻液(原液),加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固,长时间开车也不容易沸腾.
有关资料表明,防冻液与水按不同的比例混合,混合液的凝固点、沸点不同,具体数值参见下表(表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比).
防冻液含量/%30405060708090
混合液的凝固点/℃-17-28-37-49-48-46-28
混合液的沸点/℃103104107111117124141
在给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10~15℃.考虑到混合液比热容的减小会影响散热效果,因此,混合液中防冻液的含量不宜过高.
(1)汽车发动机用水来冷却,这是因为水的比热容较大.

(2)在混合液中,如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%,则混合液凝固点的变化情况是D.
A.逐渐升高                   B.逐渐降低
C.先升高后降低               D.先降低后升高
(3)若某地常年最低气温为-15℃,对该地区汽车来说,在下列不同防冻液含量的混合液中,宜选B.
A.30%        B.40%        C.60%       D.90%
(4)请在图2中作出混合液沸点与防冻液含量的关系图象;由图象可以推知,防冻液的含量达到75%时,混合液的沸点大约是120℃.
(5)长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少.与原来相比,混合液的沸点升高(选填“升高”、“降低”或“不变”),其原因是水由于汽化而减少,防冻液的含量增大.

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