問題詳情:
如圖所示的電路,燈泡L標有“6V“的字樣,滑動變阻器R的最大阻值爲20Ω,當閉合S1,斷開S2,燈泡L恰好正常發光,電流表示數爲0.2A;當斷開S1,閉合S2,且滑動變阻器的滑片移到最右端時,電壓表讀數爲4V(假設燈絲電阻不變)求: (1)電源電壓; (2)R0的阻值; (3)當S1、S2同時閉合,且滑動變阻器的滑片移到最左端.通電5min整個電路消耗的電能.
【回答】
【專題】定量思想;順推法;歐姆定律;電能和電功率.
【分析】(1)當閉合S1,斷開S2,電路只有燈泡有電流通過.已知燈泡額定電壓並且此時燈泡恰好正常發光,可以得到電源電壓; (2)當斷開S1,閉合S2,且滑動變阻器的滑片移到最右端時,定值電阻和整個滑動變阻器串聯.已知電源電壓和滑動變阻器兩端電壓,可以得到定值電阻兩端電壓;根據串聯電路用電器兩端電壓與其阻值成正比得到R0阻值; (3)已知燈泡額定電壓和正常發光時的電流,可以得到燈泡阻值.當S1、S2同時閉合,且滑動變阻器的滑片移到最左端,燈泡和定值電阻並聯.已知燈泡和定值電阻阻值,可以得到並聯電路的總電阻;已知電源電壓、電路總電阻和通電時間,利用公式W=
U2 |
R |
t得到整個電路消耗的電能.
【解答】解: (1)當閉合S1,斷開S2,電路只有燈泡有電流通過, 已知U額=6V且燈泡正常發光, 所以,電源電壓:U=U額=6V; (2)當斷開S1,閉合S2,且滑動變阻器的滑片移到最右端時,定值電阻R0和整個滑動變阻器串聯,電壓表測變阻器兩端的電壓, 定值電阻兩端電壓:U0=U-UR=6V-4V=2V, 由串聯分壓規律可得:
U0 |
UR |
=
R0 |
R |
=
2V |
4V |
=
1 |
2 |
, 所以R0的阻值:R0=
1 |
2 |
R=
1 |
2 |
×20Ω=10Ω; (3)由I=
U |
R[來源:學_科_網Z_X_X_K] |
可得,燈泡的電阻:RL=
U額 |
I額 |
=
6V |
0.2A |
=30Ω; 當S1、S2同時閉合,且滑動變阻器的滑片移到最左端,燈泡和定值電阻R0並聯, 電路的總電阻:R並=
RLR0 |
RL+R0 |
=
30Ω×10Ω |
30Ω+10Ω |
=7.5Ω; 通電5min整個電路消耗的電能:W總=
U2 |
R |
t=
(6V)2 |
7.5Ω |
×5×60s=1440J. 答:(1)電源電壓爲6V; (2)R0的阻值爲10Ω; (3)通電5min整個電路消耗的電能爲1440J.[來源:]
【點評】此題是一道電學綜合題,考查了歐姆定律、串並聯電路的特點及電能、電功率有關公式及其變形公式的應用,綜合*強,有一定難度.
知識點:電功率
題型:計算題