【題目】如圖所示,電路中電源電壓和燈L的電阻保持不變,定值電阻R=20Ω,燈L標(biāo)有“8V 6.4W”字樣,電流表用00.6A量程,電壓表用015V量程.

1)燈泡L的電阻為多少?

2)開關(guān)S1閉合,S2S3斷開時(shí),電壓表的示數(shù)為6V,電源電壓為多少?

3)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端,閉合開關(guān)S1、S2、S3時(shí),電流表的示數(shù)為0.6A,滑動(dòng)變阻器的最大電阻為多少?

4)當(dāng)開關(guān)S2閉合,S1S3斷開,在確保電路安全的情況下,當(dāng)電路消耗的功率最大時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率是多少?

【答案】1)燈泡L的電阻為10Ω;

2)電源電壓為9V;

3)滑動(dòng)變阻器的最大電阻為60Ω;

4)當(dāng)開關(guān)S2閉合,S1、S3斷開,在確保電路安全的情況下,當(dāng)電路消耗的功率最大時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率是1.8W

【解析】試題分析:(1)知道燈泡的額定電壓和額定功率,根據(jù)P=UI求出額定電流,根據(jù)歐姆定律求出電阻;

2)開關(guān)S1閉合,S2S3斷開時(shí),RL串聯(lián),電壓表測(cè)R兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流,再根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓,利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的電壓;

3)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端,閉合開關(guān)S1、S2、S3時(shí),R與滑動(dòng)變阻器的最大值并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過R的電流,再根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過滑動(dòng)變阻器的電流,利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值;

4)當(dāng)開關(guān)S2閉合,S1、S3斷開,滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián),根據(jù)燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流,此時(shí)電路消耗的功率最大,根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的電壓,利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,利用P=UI求出滑動(dòng)變阻器消耗的功率.

解:(1)根據(jù)P=UI可得,燈泡的額定電流:

IL===0.8A

根據(jù)歐姆定律可得,燈泡的電阻:

RL===10Ω;

2)開關(guān)S1閉合,S2、S3斷開時(shí),RL串聯(lián),電壓表測(cè)R兩端的電壓,

串聯(lián)電路中各處的電流相等,

電路中的電流:

I===0.3A,

此時(shí)燈泡兩端的電壓:

UL=IRL=0.3A×10Ω=3V,

串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,

電源的電壓:

U=UR+UL=6V+3V=9V

3)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端,閉合開關(guān)S1S2、S3時(shí),R與滑動(dòng)變阻器的最大值并聯(lián),電流表測(cè)干路電流,

并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,

通過R的電流:

IR===0.45A,

并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,

通過滑動(dòng)變阻器的電流:

Iab=I﹣IR=0.6A﹣0.45A=0.15A,

滑動(dòng)變阻器的最大阻值:

Rab===60Ω;

4)當(dāng)開關(guān)S2閉合,S1、S3斷開,滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián),

燈泡的額定電流為0.8A,電流表的量程為00.6A,

為確保電路安全,電路中的最大電流為0.6A,

此時(shí)燈泡兩端的電壓:

UL′=ImaxRL=0.6A×10Ω=6V,

滑動(dòng)變阻器兩端的電壓:

U=U﹣UL′=9V﹣6V=3V,

滑動(dòng)變阻器消耗的功率:

P=UImax=3V×0.6A=1.8W

答:(1)燈泡L的電阻為10Ω;

2)電源電壓為9V

3)滑動(dòng)變阻器的最大電阻為60Ω;

4)當(dāng)開關(guān)S2閉合,S1、S3斷開,在確保電路安全的情況下,當(dāng)電路消耗的功率最大時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率是1.8W

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④如圖丁所示,保持鋼尺的下端固定不動(dòng),用更大的力F2,去推動(dòng)鋼尺上a點(diǎn)處,觀察鋼尺的變化。

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