问题详情:
如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L上标有“6V 3W”字样,电阻R1=40Ω,电压表的量程为0~3V,当开关S1断开,S2、S3闭合时,灯泡L恰好正常发光.(不考虑温度对电阻的影响)
(1)求灯泡L正常工作时的电阻和电源电压.
(2)当闭合S1,断开S2、S3,且把滑动变阻器R2的滑片滑到最右端时,电流表的示数为0.1A,滑动变阻器的最大阻值为多大?
(3)当断开S1、S2,闭合S3时,在保*电路安全的条件下,灯泡L消耗的最小功率为多少?并求出此种情况下电路1min 消耗的电能.
【回答】
【考点】欧姆定律的应用;电功的计算;电功率的计算.
【分析】(1)当开关S1断开,S2、S3闭合时,R1断路,R2被短路,灯泡L恰好正常发光,得出电源电压;根据P=求出灯泡L正常工作时的电阻;
(2)当闭合S1,断开S2、S3,R1和R2串联,把滑动变阻器R2的滑片滑到最右端时,滑动变阻器阻值最大,根据I=求出总电阻,再求出滑动变阻器的最大阻值;
(3)当断开S1、S2,闭合S3时,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,根据电压表的量程、串联电路电压的规律以及欧姆定律即可求出电路中的最小电流,最后根据P=I2R即可求出灯泡消耗的最小功率;
根据W=UIt求出电路消耗的电能.
【解答】解:(1)当开关S1断开,S2、S3闭合时,R1断路,R2被短路,灯泡L恰好正常发光,电源电压U=U额=6V;
由P=得:
灯泡L正常工作时的电阻:
RL===12Ω;
(2)当闭合S1,断开S2、S3,R1和R2串联,把滑动变阻器R2的滑片滑到最右端时,滑动变阻器阻值最大,
由I=得:
电路总电阻:
R===60Ω,
滑动变阻器的最大阻值:
R滑=R﹣R1=60Ω﹣40Ω=20Ω;
(3)当断开S1、S2,闭合S3时,灯泡和滑动变阻器串联,电压表示数为3V时,电路中的电流最小;
则电路中的最小电流:
I最小===0.25A,
灯泡消耗的最小功率:
P=I2RL=(0.25A)2×12Ω=0.75W;
电路消耗的电能:
W=UI最小t=6V×0.25A×60s=90J.
答:(1)灯泡L正常工作时的电阻12Ω;电源电压6V;
(2)滑动变阻器的最大阻值为20Ω;
(3)灯泡L消耗的最小功率为0.75W;
电路消耗的电能90J.
知识点:电功率单元测试
题型:计算题