题目内容

【题目】如图甲,电源电压可以调节,电阻R1=30Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为200Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,灯泡L上标有“6V”字样,其电流随电压变化的图像如图乙所示:

(1) 灯泡L的额定功率是多大?

(2) 电源电压保持3V不变,闭合所有开关,在保证各元件安全的前提下,变阻器R2在1min内消耗的最大电能为多少?

(3) 电源电压保持18V不变,只闭合开关S1,变阻器消耗的电功率P2与电压表示数U表的关系如图丙所示,当电压表示数分别为Ux、Ux'时,变阻器的电功率均为P2x,已知Ux∶Ux'=1∶3,则P2x为多大?

【答案】(1) 3.6W;(2) 18J; (3) 2.025W

【解析】

(1)由图乙,灯泡L的额定电压是6V,对应的额定电流是0.6A,故灯泡L的额定功率

(2)电源电压保持3V不变,闭合所有开关,电阻R1被短路,灯泡L与滑动变阻器并联,电流表测干路电流。在保证各元件安全的前提下,要使变阻器R2在1min内消耗的电能最大,即电路中电流要最大,由于电流表的量程为0~0.6A,所以干路中最大电流为0.6A。

电源电压保持3V不变,由图乙此时通过灯泡的电流

则通过滑动变阻器R2的最大电流

阻器R2在1min内消耗的最大电能

(3)电源电压保持18V不变,只闭合开关S1,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R1两端电压,电路中电流

变阻器的电功率

因为两次电功率相等,则有

已知Ux:Ux'=1∶3,代入数据

解得

或(舍去)

则P2x为

答:(1)灯泡L的额定功率是3.6W;

(2)电源电压保持3V不变,闭合所有开关,在保证各元件安全的前提下,变阻器R2在1min内消耗的最大电能为18J;

(3) 电源电压保持18V不变,只闭合开关S1,变阻器消耗的电功率P2与电压表示数U表的关系如图丙所示,当电压表示数分别为Ux、Ux'时,变阻器的电功率均为P2x,已知Ux∶Ux'=1∶3,则P2x为2.025W。

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