問題詳情:
如圖*所示,電源電壓保持不變,小燈泡L正常發光時的電阻為6Ω,閉合開關S,調節滑動變阻器的滑片P,從最上端a滑至最下端b的過程中,電流表示數與兩電壓表示數的關係圖象如圖乙所示。
求:(1)小燈泡的額定功率和定值電阻R0的阻值;
(2)滑動變阻器的最大阻值;
(3)電路總功率的變化範圍。
【回答】
(1)小燈泡的額定功率為6W,定值電阻R0的阻值為6Ω;
(2)滑動變阻器的最大阻值為14Ω;
(3)電路總功率的變化範圍為6W~12W。
【解答】(1)*中,燈與變阻器串聯後再與定值電阻串聯,電流表測電路的電流,電壓表V2測燈的電壓,V1測燈與R0的電壓,從最上端a(變阻器最大電阻連入電路中)滑至最下端b時,只有燈與定值電阻串聯,此時電路的電流最大,由圖知,Ib=1A,即電路的電流為1A,V1的示數即電源電壓:U=12V,
電壓表V2的示數為6V,即燈的電壓:
U燈=6V,歐姆定律I=,燈泡的電阻:
R燈===6Ω,由已知條件,燈正常發光,故燈的額定功率:
P燈=U燈I燈=6V×1A=6W;
由串聯電路電壓的規律,R0的電壓為:
U0=U﹣U2=12V﹣6V=6V,由歐姆定律,
R0===6Ω;
(2)滑片在a時,由上圖知,電路的電流最小為I小=0.5A,電壓表V1的示數U1=5V,
根據串聯電路電壓的規律及歐姆定律,變阻器的最大電阻:
R滑大===14Ω;
(3)當電路的電流最大時,電路的最大功率為:
P大=UI大=12V×1A=12W;
電路的最大功率為:
P小=UI小=12V×0.5A=6W;
電路總功率的變化範圍為6W~12W。
【分析】(1)分析滑片從最上端a(變阻器最大電阻連入電路中)滑至最下端b時電路的連接,由電路的電阻最小可知,由圖知可知這時的電路的電流最大值,及V1的示數和燈的電壓,由歐姆定律I=得出燈泡的電阻;由已知條件,燈正常發光,根據P=UI求出燈的額定功率;
由串聯電路電壓的規律求出R0的的電壓;由歐姆定律得出R0的電阻;
(2)滑片在a時,電路的電阻最大,由圖可知電路的最小電流,由電壓表V1的示數,根據串聯電路電壓的規律及歐姆定律求出變阻器的最大電阻;
(3)根據P=UI,當電路的電流最大(小)時,電路的功率最大(小),並求出電路最大功率及最小功率。
【點評】本題考查串聯電路的規律及歐姆定律和電功率公式的運用,關鍵是得出滑片在最上端a和最下端b的時對應的電錶的示數。
知識點:電功率
題型:計算題