如圖*所示,電源電壓恆定不變,滑動變阻器R1的最大阻值是40Ω,小燈泡的額定電壓為6V,它的電流隨電壓變化的圖...
問題詳情:
如圖*所示,電源電壓恆定不變,滑動變阻器R1的最大阻值是40Ω,小燈泡的額定電壓為6V,它的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示.
(1)當只閉合開關S1時,將滑動變阻器R1的滑片調到中點,此時小燈泡恰好正常發光.求電源電壓和小燈泡的額定功率;
(2)當只閉合開關S2時,此時電流表的示數為0.4A,求電阻R2的阻值,小燈泡的實際功率;
(3)當只閉合開關S2時,通電1min,求電流通過電阻R2產生的熱量.
【回答】
【考點】IH:歐姆定律的應用;JA:電功率的計算;JI:焦耳定律的計算公式及其應用.
【專題】12 :應用題;53 :電路和歐姆定律;541:電能和電功率;542:電與熱、生活用電.
【分析】(1)當只閉合開關S1時,將滑動變阻器R1的滑片調到中點,燈泡與滑動變阻器R1串聯,燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等,根據圖乙讀出通過燈泡的電流即為電路中的電流,根據歐姆定律求出R1兩端的電壓,根據串聯電路的電壓特點求出電源的電壓,根據P=UI求出燈泡的額定功率;
(2)當只閉合開關S2時,燈泡與R2串聯,電流表測電路中的電流,根據圖象讀出燈泡兩端的電壓,根據串聯電路的電壓特點求出R2兩端的電壓,根據歐姆定律求出電阻R2的阻值,根據P=UI求出小燈泡的實際功率;
(3)當只閉合開關S2時,根據Q=I2Rt求出通電1min電流通過電阻R2產生的熱量.
【解答】解:
(1)當只閉合開關S1時,將滑動變阻器R1的滑片調到中點,燈泡與滑動變阻器R1串聯,
因串聯電路中各處的電流相等,且此時小燈泡恰好正常發光,
所以,由圖乙可知,燈泡正常發光時電路中的電流I=IL=0.5A,
由I=可得,R1兩端的電壓:
U1=I×R1=0.5A××40Ω=10V,
因串聯電路中總電壓等於各分電壓之和,
所以,電源的電壓:
U=UL+U1=6V+10V=16V,
燈泡的額定功率:
PL=ULIL=6V×0.5A=3W;
(2)當只閉合開關S2時,燈泡與R2串聯,電流表測電路中的電流,即I′=0.4A,
由圖乙可知,此時燈泡兩端的電壓UL′=4V,
此時R2兩端的電壓:
U2=U﹣UL′=16V﹣4V=12V,
電阻R2的阻值:
R2===30Ω,
小燈泡的實際功率:
PL′=UL′I′=4V×0.4A=1.6W;
(3)當只閉合開關S2時,通電1min電流通過電阻R2產生的熱量:
Q2=(I′)2R2t=(0.4A)2×30Ω×60s=288J.
答:(1)電源電壓為16V,小燈泡的額定功率為3W;
(2)電阻R2的阻值為30Ω,小燈泡的實際功率為1.6W;
(3)電流通過電阻R2產生的熱量為288J.
【點評】本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式、焦耳定律的應用,從圖象中獲取有用的信息是關鍵.
知識點:焦耳定律
題型:計算題