问题详情:
如图*所示,电源电压保持不变,小灯泡L正常发光时的电阻为6Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,从最上端a滑至最下端b的过程中,电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。
求:(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)电路总功率的变化范围。
【回答】
(1)小灯泡的额定功率为6W,定值电阻R0的阻值为6Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值为14Ω;
(3)电路总功率的变化范围为6W~12W。
【解答】(1)*中,灯与变阻器串联后再与定值电阻串联,电流表测电路的电流,电压表V2测灯的电压,V1测灯与R0的电压,从最上端a(变阻器最大电阻连入电路中)滑至最下端b时,只有灯与定值电阻串联,此时电路的电流最大,由图知,Ib=1A,即电路的电流为1A,V1的示数即电源电压:U=12V,
电压表V2的示数为6V,即灯的电压:
U灯=6V,欧姆定律I=,灯泡的电阻:
R灯===6Ω,由已知条件,灯正常发光,故灯的额定功率:
P灯=U灯I灯=6V×1A=6W;
由串联电路电压的规律,R0的电压为:
U0=U﹣U2=12V﹣6V=6V,由欧姆定律,
R0===6Ω;
(2)滑片在a时,由上图知,电路的电流最小为I小=0.5A,电压表V1的示数U1=5V,
根据串联电路电压的规律及欧姆定律,变阻器的最大电阻:
R滑大===14Ω;
(3)当电路的电流最大时,电路的最大功率为:
P大=UI大=12V×1A=12W;
电路的最大功率为:
P小=UI小=12V×0.5A=6W;
电路总功率的变化范围为6W~12W。
【分析】(1)分析滑片从最上端a(变阻器最大电阻连入电路中)滑至最下端b时电路的连接,由电路的电阻最小可知,由图知可知这时的电路的电流最大值,及V1的示数和灯的电压,由欧姆定律I=得出灯泡的电阻;由已知条件,灯正常发光,根据P=UI求出灯的额定功率;
由串联电路电压的规律求出R0的的电压;由欧姆定律得出R0的电阻;
(2)滑片在a时,电路的电阻最大,由图可知电路的最小电流,由电压表V1的示数,根据串联电路电压的规律及欧姆定律求出变阻器的最大电阻;
(3)根据P=UI,当电路的电流最大(小)时,电路的功率最大(小),并求出电路最大功率及最小功率。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是得出滑片在最上端a和最下端b的时对应的电表的示数。
知识点:电功率
题型:计算题