10.在如圖甲所示的電路中,電源為可調(diào)壓電源,定值電阻R0=4Ω,燈泡L1的額定功率為4W,開關(guān)S是單刀雙擲開關(guān).圖乙所示的是燈泡L2的U-I圖象.求:
(1)當(dāng)開關(guān)S接a時,調(diào)節(jié)電源電壓使電流表示數(shù)為0.4A,此時電阻R0消耗的功率.
(2)當(dāng)開關(guān)S接a時,調(diào)節(jié)電源電壓,當(dāng)電壓表示數(shù)為2V,燈泡L1正常發(fā)光,電路消耗的總功率.
(3)在(2)的基礎(chǔ)上,當(dāng)開關(guān)S接b時,通過調(diào)節(jié)電源電壓使燈泡L1正常發(fā)光,燈泡L2消耗功率和電源電壓的大。

分析 (1)當(dāng)開關(guān)S接a時,燈L1與R0串聯(lián),電壓表測R0兩端電壓,電流表測電路中電流,由P=I2R計算電阻R0消耗的功率.
(2)當(dāng)開關(guān)S接a時,燈泡L1正常發(fā)光,根據(jù)歐姆定律計算電流,再計算R0此時功率,從而得到電路消耗的總功率.
(3)當(dāng)開關(guān)S接b時,兩燈串聯(lián),通過調(diào)節(jié)電源電壓使燈泡L1正常發(fā)光,由此可知電路中是電流,由圖象知L2兩端電壓,由P=UI計算燈泡L2消耗功率,由串聯(lián)電路特點和P=UI計算電源電壓的大。

解答 解:
(1)由電路圖知,當(dāng)開關(guān)S接a時,電阻R0與燈泡L1串聯(lián),電壓表測R0兩端電壓,電流表測電路中電流;
由串聯(lián)電路特點和P=I2R可得,電阻R0消耗的功率:
P0=I02R0=(0.4A)2×4Ω=0.64W;
(2)當(dāng)開關(guān)S接a時,調(diào)節(jié)電源電壓,燈泡L1正常發(fā)光,此時燈泡L1消耗的功率PL=4W,
電壓表示數(shù)為2V,此時電路中的電流:I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{4Ω}$=0.5A,
此時電阻R0消耗的功率:P0′=I2R0=(0.5A)2×4Ω=1W,
所以電路消耗的總功率:P=PL+P0′=4W+1W=5W;
(3)當(dāng)開關(guān)S接b時,兩燈串聯(lián),燈泡L1正常發(fā)光,由2小題的電流值和串聯(lián)電路的特點知,此時電路中的電流仍然為0.5A,
由圖乙可知,電流為0.5A時,燈泡L2兩端的電壓U2=4V,
所以 燈泡L2的功率:P2=U2I=4V×0.5A=2W,
由P=UI結(jié)合串聯(lián)電路的電壓特點可得電源電壓:
U=U1+U2=$\frac{{P}_{1}}{{I}_{0}}$+U2=$\frac{4W}{0.5A}$+4V=12V.
答:(1)當(dāng)開關(guān)S接a時,調(diào)節(jié)電源電壓使電流表示數(shù)為0.4A,電阻R0消耗的功率為0.64W.
(2)當(dāng)開關(guān)S接a時,當(dāng)電壓表示數(shù)為2V,電路消耗的總功率為5W.
(3)當(dāng)開關(guān)S接b時,通過調(diào)節(jié)電源電壓使燈泡L1正常發(fā)光,燈泡L2消耗功率為2W,電源電壓為12V.

點評 本題考查了串聯(lián)電路特點和歐姆定律以及電功率公式的靈活應(yīng)用,要能從圖象中獲取有用信息.

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