如图*所示电路,电源为电压可调的直流学生电源,小灯泡L标有“8V4W”的字样,定值电阻R1=4Ω,滑动变阻器R...
问题详情:
如图*所示电路,电源为电压可调的直流学生电源,小灯泡L标有“8V 4W”的字样,定值电阻R1=4Ω,滑动变阻器R标有“50Ω 1A”的字样;如图乙所示为小灯泡L的I﹣U图象。
(1)小灯泡L正常工作时的电阻是多少?
(2)只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P置于a端,调节电源电压使电压表示数为8V,此时电源电压U是多大?
(3)同时闭合开关S、S1,调节电源电压为12V,滑动变阻器的滑片P移动到某一位置时,小灯泡L消耗的电功率为2W,此时滑动变阻器消耗的电功率是多少?
【回答】
(1)小灯泡L正常工作时的电阻是16Ω;
(2)电源电压U是10V;
(3)此时滑动变阻器消耗的电功率是2.8W。
【分析】(1)根据小灯泡L标有“8V 4W”的字样的含义,根据图乙可知灯的额定电流,由欧姆定律得出灯正常发光的电阻;
(2)只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P置于a端时分析电路的连接,因灯正常发光可知通过电路的电流,由欧姆定律求出R1两端电压,根据串联电路电压的规律求出此时电源电压;
(3)同时闭合开关S、S1时,R1被短路,R与L串联,结合图乙,根据P=UI,可知灯对应的电压和电流,根据串联电路电压的规律得出此时滑动变阻器两端的电压,根据P=UI求出此时滑动变阻器消耗的电功率。
【解答】(1)小灯泡L标有“8V 4W”的字样,表示灯的额定电压为8V,额定功率为4W,由图乙知小灯泡正常发光的电流为IL=0.5A,由欧姆定律,灯正常发光的电阻:
RL===16Ω;
(2)只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P置于a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为
0Ω,R1与L串联,电压表测小灯泡两端电压,此时UL=8V,故灯正常发光,则通过电路的电流:
I=IL=0.5A,由欧姆定律,则R1两端电压:U1=IR1=0.5A×4Ω=2V,
根据串联电路电压的规律,此时电源电压:
U=U1+UL=2V+8V=10V;
(3)同时闭合开关S、S1时,R1被短路,R与L串联,由图乙可知,当PL′=2W时,
UL′=5V,IL′=0.4A,根据串联电路电压的规律,此时滑动变阻器两端的电压:
U滑=U′﹣UL′=12V﹣5V=7V
此时滑动变阻器消耗的电功率:P=IL′U滑=0.4A×7V=2.8W。
【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,关键是从图中获取有效的信息。
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知识点:电功率
题型:计算题