【題目】如圖1所示的電路中,燈泡的額定電壓為9V,燈泡的I﹣U關(guān)系如圖2所示;電壓表的量程為0~15V,電流表的量程為0~0.6A,變阻器R的最大電阻為100Ω.求:
(1)只閉合Sl , 燈泡正常工作,定值電阻R0消耗的功率P0=2.8W,R0的電阻和電源電壓.
(2)只閉合S2 , 在電表的示數(shù)不超過(guò)量程,燈泡兩端的電壓不超過(guò)額定值的情況下,電路消耗的最大功率及變阻器連入電路中的最大電阻各為多少.

【答案】
(1)

解:只閉合Sl時(shí),定值電阻R0與燈泡L串聯(lián),

∵燈泡正常發(fā)光,

∴燈泡兩端的電壓UL=9V,由圖2可知,電路中的電流I=0.4A,

∵P=I2R,且P0=2.8W,

∴R0的電阻:

R0= = =17.5Ω,

根據(jù)歐姆定律可得,R0兩端的電壓:

U0=IR0=0.4A×17.5Ω=7V,

∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,

∴電源的電壓:

U=UL+U0=9V+7V=16V

答:R0的電阻為17.5Ω,電源的電壓為16V;


(2)

解:只閉合S2時(shí),燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,

∵串聯(lián)電路中各處的電流相等,且燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電流為0.4A,電流表的量程為0~0.6A,

∴電路中的電流為0.4A時(shí),電路消耗的功率最大,

則Pmax=UI=16V×0.4A=6.4W;

當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí),電壓表的示數(shù)最大,即UR=15V,

此時(shí)燈泡兩端的電壓:

UL′=U﹣UR=16V﹣15V=1V,

由圖2可知,電路中的電流I′=0.2A,

則滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大電阻:

Rmax= = =75Ω

答:只閉合S2,在電表的示數(shù)不超過(guò)量程,燈泡兩端的電壓不超過(guò)額定值的情況下,電路消耗的最大功率為6.4W,變阻器連入電路中的最大電阻為75Ω.


【解析】(1)只閉合Sl時(shí),定值電阻R0與燈泡L串聯(lián),額定電壓下燈泡正常工作,根據(jù)圖2讀出電路中的電流,根據(jù)P=I2R求出R0的阻值,根據(jù)歐姆定律求出R0兩端的電壓,利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓;(2)只閉合S2時(shí),燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,根據(jù)燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電流和電流表的量程確定電路中的最大電流,根據(jù)P=UI求出電路消耗的最大功率;當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí),電壓表的示數(shù)最大,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓,根據(jù)圖2讀出電路中的電流,利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻.
【考點(diǎn)精析】利用歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案,需要熟知?dú)W姆定律的應(yīng)用: ① 同一個(gè)電阻,阻值不變,與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí),通過(guò)的電流也增大.(R=U/I) ② 當(dāng)電壓不變時(shí),電阻越大,則通過(guò)的電流就越。↖=U/R) ③ 當(dāng)電流一定時(shí),電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR);計(jì)算電功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中單位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)計(jì)算電功率還可用公式:P=I2R和P= U2/R.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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