实验小组设计了如图所示的电路,已知电源电压不变,灯泡L标有“2.5V0.3A字样,其阻值会随温度变化,将滑动变...
问题详情:
实验小组设计了如图所示的电路,已知电源电压不变,灯泡L标有“2.5V 0.3A字样,其阻值会随温度变化,将滑动变阻器R2的滑片置于最右端,只闭合开关S1时,电压表的示数为3V,R1的功率为P1;只闭合开关S1,移动滑片至最左端时,电流表的示数为0.3A,R1的功率为P2;闭合开关S1和S2,移动滑片至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A,已知P1:P2=1:4。
(1)灯泡L的额定功率为 W;
(2)滑动变阻器的最大阻值为 Ω;
(3)在有电流通过灯泡L的情况下,灯泡的最小功率与最大功率之比为 。
【回答】
解:(1)灯泡L的额定功率为:PL额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W;
(2)将滑动变阻器R2的滑片置于最右端,只闭合开关S1时,电压表的示数为3V,R1的功率为P1,如图*,
只闭合开关S1,移动滑片至最左端时,电流表的示数为0.3A,R1的功率为P2,如图乙,
闭合开关S1和S2,移动滑片至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A,如图*,
因为P1:P2=1:4,P1:P2=(I*)2R1:(I乙)2R1=1:4,
所以*乙两图中电流之比为:I*:I乙=1:2,
又因为I乙=0.3A,所以I*=0.15A,
所以滑动变阻器最大阻值为:R2*===20Ω。
在*电路中,滑动变阻器接入电路的电阻为:R2*===15Ω,
所以电源电压为:U=3V+I*R1,
由于乙电路电流为0.3A,所以灯泡正常发光,电压为2.5V,
所以电源电压为:U=2.5V+I乙R1,
所以,3V+I*R1=2.5V+I乙R1,
3V+0.2A×R1=2.5V+0.3A×R1,
解得,U=4V,R1=5Ω。
(3)在只闭合S1时,灯泡才有电流通过,即*乙两个电路,
*电路滑动变阻器电阻最大,电路电流最小,灯泡的功率最小,
此时滑动变阻器的电压为U2*=3V,R1两端电压为U1*=I*R1=0.15A×5Ω=0.75V,
所以灯泡两端电压为:UL*=U﹣U1*﹣U2*=4V﹣3V﹣0.75V=0.25V,
灯泡的最小功率为:PL小=UL*I*=0.25V×0.15A=0.0375W,
乙电路滑动变阻器接入电路阻值为零,电路电流最大,最大电流是0.3A,灯泡正常发光,灯泡的功率最大为:PL大=PL额=0.75W,
所以,灯泡的最小功率与最大功率之比PL小:PL大=0.0375w:0.75w=1:20。
故*为:(1)0.75;(2)20;(3)1:20。
【分析】(1)根据PL额=U额I额算出灯泡L的额定功率;
(2)首先画出电路三个过程的电路图,明确各过程串联和并联,明确电压表和电流表测量的电流,知道功率之比求出电流之比,知道滑动变阻器的电压和电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大电阻。
(3)利用第二和第三过程的电源电压相等列出等式求出电源电压和R1的电阻,有电流通过灯泡L的情况下,说明是只闭合S1的情况下,求出两种情况下的灯泡的最大功率和最小功率即可。
【点评】对于电学习题有几个过程画几个电路图,明确电路连接和电压表电流表测量谁的电压和电流,并且标出已知量,这是电学最基本的思路,一定要掌握。
知识点:电功率单元测试
题型:计算题