分析 (1)根據(jù)燈泡的額定電壓和額定功率以及P=UI的變形公式即可求出燈泡L正常發(fā)光時(shí)通過的電流;
(2)當(dāng)閉合S和S2時(shí),燈泡與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測量滑動變阻器兩端電壓;先根據(jù)R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出燈絲的阻值,然后根據(jù)歐姆定律和P=I2R求出燈泡的實(shí)際功率;
(3)當(dāng)只閉合S和S1時(shí),R0與R串聯(lián),電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流,根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律分別表示出變阻器接入電路中的為R1和4R1時(shí)電路中的電路中的電流,再根據(jù)歐姆定律表示出電壓表的示數(shù),根據(jù)圖乙可知兩次電壓表的示數(shù),據(jù)此求出R0與R1之間的關(guān)系,根據(jù)P=I2R表示出定值電阻R0的電功率變化可求R0的阻值;當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)滑動變阻器接入電路中的電阻最大,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R0兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出變阻器接入電路中的最大阻值,再根據(jù)P=I2R求出滑動變阻器R消耗的電功率.
解答 解:(1)由P=UI可知,燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流:IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{5W}{10V}$=0.5A;
(2)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,燈泡的阻值:RL=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{(10V)^{2}}{5W}$=20Ω;
只閉合S和S2,且滑動變阻器的滑片P置于中點(diǎn)位置時(shí),電路中的電流:I=$\frac{U}{{R}_{L}+\frac{1}{2}R}$=$\frac{21V}{20Ω+\frac{1}{2}×160Ω}$=0.21A;
燈泡的實(shí)際功率:P實(shí)=I2RL=(0.21A)2×20Ω=0.882W;
(3)當(dāng)只閉合S和S1時(shí),R0與R串聯(lián),電壓表測R兩端的電壓,電流表測電路中的電流;
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,變阻器接入電路中的為R1和4R1時(shí),電路中的電路中的電流分別為:
I1=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{21V}{{R}_{0}+{R}_{1}}$,I2=$\frac{U}{{R}_{0}+4{R}_{1}}$=$\frac{21V}{{R}_{0}+4{R}_{1}}$,
由圖乙可知,變阻器接入電路中的為R1和4R1時(shí)對應(yīng)電壓表的示數(shù)分別為U1、2U1,
由I=$\frac{U}{R}$可得,兩次電壓表的示數(shù)之比:$\frac{{U}_{R}}{{U}_{R}′}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{1}}{{I}_{2}×4{R}_{1}}$=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$×$\frac{{R}_{1}}{4{R}_{1}}$=$\frac{\frac{21V}{{R}_{0}+{R}_{1}}}{\frac{21V}{{R}_{0}+{4R}_{1}}}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{{R}_{0}+4{R}_{1}}{{R}_{0}+{R}_{1}}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{{U}_{1}}{2{U}_{1}}$=$\frac{1}{2}$,
解得:R1=$\frac{1}{2}$R0,
由P=I2R可得,定值電阻R0的電功率:
△P0=I12R0-I22R0=($\frac{21V}{{R}_{0}+{R}_{1}}$)2R0-($\frac{21V}{{R}_{0}+{4R}_{1}}$)2R0=($\frac{21V}{{R}_{0}+\frac{1}{2}{R}_{0}}$)2R0-($\frac{21V}{{R}_{0}+4×\frac{1}{2}{R}_{0}}$)2R0=7.35W,
解得:R0=20Ω;
當(dāng)電壓表的示數(shù)U最大=15V時(shí),滑動變阻器接入電路中的電阻最大;
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,R0兩端的電壓:U0=U總-U最大=21V-15V=6V,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以,電路中的電流:
I′=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{最大}}{{R}_{最大}}$,即$\frac{6V}{20Ω}$=$\frac{15V}{{R}_{最大}}$,
解得:R最大=50Ω;
此時(shí)電路中的電流:I′=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{21V}{20Ω+50Ω}$=0.3A;
滑動變阻器R消耗的電功率:P=I′2R最大=(0.3A)2×50Ω=4.5W.
答:(1)燈泡L正常發(fā)光時(shí)通過的電流為0.5A.
(2)燈泡的實(shí)際功率為0.882W;
(3)只閉合S和S1,在保證電路安全的情況下,當(dāng)電阻R0消耗電功率最小時(shí),滑動變阻器R消耗的電功率為4.5W.
點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用,根據(jù)題意求出定值電阻R0的阻值是解題的關(guān)鍵和難點(diǎn).
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科目:初中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 燒開水時(shí)茶壺嘴上方出現(xiàn)的“白氣”是汽化的現(xiàn)象 | |
B. | 熔融狀態(tài)的玻璃軋制成玻璃板的過程中需要吸熱 | |
C. | 冬天冰凍的衣服也能晾干是升華現(xiàn)象 | |
D. | 用冰塊來保鮮食品是利用冰塊熔化放熱 |
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 超聲波 | B. | 次聲波 | C. | 電磁波 | D. | 紅外線 |
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 發(fā)現(xiàn)有人觸電時(shí)不能直接用手拉開觸電者 | |
B. | 保險(xiǎn)絲應(yīng)盡可能選擇較粗的 | |
C. | 使用試電筆時(shí),手指不能碰到金屬帽,以免觸電 | |
D. | 三腳插頭的用電器也可插入兩孔插座中使用 |
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科目:初中物理 來源: 題型:多選題
A. | 飛機(jī)飛離航母后,航母始終漂浮,航母所受浮力的大小不變 | |
B. | 飛機(jī)飛行時(shí)能獲得向上的壓強(qiáng)差,是因?yàn)闄C(jī)翼上方空氣流速大于機(jī)翼下方空氣流速 | |
C. | 飛機(jī)在航母甲板上滑行降落時(shí),受到航母甲板對它的摩擦力 | |
D. | 飛機(jī)在起飛過程中,飛機(jī)隊(duì)航母甲板的壓強(qiáng)減小,慣性將消失 |
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 甲做加速運(yùn)動,乙做減速運(yùn)動 | B. | 甲乙均做勻速直線運(yùn)動 | ||
C. | 甲的速度小于乙的速度 | D. | 經(jīng)過0.4s,甲乙速度相等 |
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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