如图*所示,电源电压U=10V,R1为定值电阻,阻值为20Ω,R为滑动变阻器,R的最大阻值为50Ω,小灯泡上标...
问题详情:
如图*所示,电源电压U=10V,R1为定值电阻,阻值为20Ω,R为滑动变阻器,R的最大阻值为50Ω,小灯泡上标有“6V 3W”字样,小灯泡的U﹣I关系如图乙所示.求:
(1)小灯泡正常工作时通过灯丝的电流.
(2)S闭合,S1、S2都断开时,调节滑动变阻器滑片使小灯泡两端的电压为4V时,滑动变阻器接入电路的阻值.
(3)S、S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器滑片到何处时,整个电路消耗的总功率最小,这个最小功率是多少?
【回答】
【分析】(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据P=UI求出通过灯丝的电流;
(2)S闭合,S1、S2都断开时,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压,根据图象读出通过灯泡的电流即为电路中的电流,利用欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻;
(3)S、S1、S2都闭合时,R1与滑动变阻器并联,电流表测干路电流,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路消耗的总功率最小,根据电阻的并联求出电路中的总电阻,利用P=求出电路的最小功率.
【解答】解:(1)由P=UI可得,小灯泡正常工作时通过灯丝的电流:
IL===0.5A;
(2)S闭合,S1、S2都断开时,滑动变阻器与灯泡L串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U滑=U﹣UL′=10V﹣4V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由图象可知,电路中的电流I=IL′=0.4A,
由I=可得,滑动变阻器接入电路中的电阻:
R滑===15Ω;
(3)S、S1、S2都闭合时,R1与滑动变阻器并联,电流表测干路电流,
当滑片位于b端时,接入电路中的电阻最大,电路消耗的总功率最小,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,电路中的总电阻:
R总===Ω,
电路的最小功率:
P小===7W.
答:(1)小灯泡正常工作时通过灯丝的电流为0.5A;
(2)滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω;
(3)S、S1、S2都闭合时,调节滑动变阻器滑片到b端时,整个电路消耗的总功率最小,最小功率是7W.
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,分清电路的连接方式是解题的基础和关键.
知识点:电功率单元测试
题型:计算题
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