分析 (1)開關(guān)S和S1都閉合,滑動變阻器的滑片P移至A點時,L與變阻器串聯(lián),燈泡正常發(fā)光;
S閉合,S1斷開,滑動變阻器的滑片P移至B點時,L、R1、變阻器串聯(lián),燈泡消耗的功率是額定功率的$\frac{1}{4}$.由P=I2R表示燈泡功率,從而得到兩次電流關(guān)系;
(2)根據(jù)兩次變阻器功率,由P=I2R得出兩次變阻器連入阻值RA、RB的關(guān)系;
根據(jù)第兩次電路中R1的功率和燈泡實際功率,由P=I2R得出燈泡與R1電阻關(guān)系,從而得出燈泡與RA電阻關(guān)系;
由串聯(lián)電路分壓原理和第一次電路計算燈泡額定電壓;
(3)由第一次電路滑動變阻器功率,根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算RA的值,從而得到RB的值;
(4)根據(jù)P=UI,電源電壓一定,當電路電流最大時,功率最大;電路電流最小時,功率最小,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算電路的最大和最小功率.
解答 解:
(1)由圖,當開關(guān)S和S1都閉合,滑動變阻器的滑片P移至A點時,L與變阻器串聯(lián),若此時電路中電流I1,燈泡正常發(fā)光,則:P額L=I12RL,
S閉合,S1斷開,滑動變阻器的滑片P移至B點時,L、R1、變阻器串聯(lián),燈泡消耗的功率是額定功率的$\frac{1}{4}$,此時電路中電流為I2,則:P實L=I22RL,
P實L=$\frac{1}{4}$P額L,即:I22RL=$\frac{1}{4}$I12RL,
所以:$\frac{{{I}_{1}}^{2}}{{{I}_{2}}^{2}}$=$\frac{4}{1}$,則有:$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{2}{1}$;
(2)由P=I2R可知,第一次電路中,滑動變阻器功率:PA=I12RA=3W,第二次電路中,滑動變阻器功率:PB=I22RB=1.875W,
所以:$\frac{{P}_{A}}{{P}_{B}}$=$\frac{{{I}_{1}}^{2}RA}{{{I}_{2}}^{2}{R}_{B}}$,即:$\frac{3W}{1.875W}$=$\frac{4}{1}$×$\frac{{R}_{A}}{{R}_{B}}$,則有:$\frac{{R}_{A}}{{R}_{B}}$=$\frac{2}{5}$;
第兩次電路中R1的功率是燈泡額定功率的$\frac{1}{8}$,燈泡實際功率是額定功率的$\frac{1}{4}$,即P實L=2P1,
由P=I2R有:I22RL=2I22R1,所以:$\frac{{R}_{L}}{{R}_{1}}$=$\frac{2}{1}$,
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律兩次電路中電流:I1=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{A}}$,I2=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{1}+{R}_{B}}$,
所以:$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{L}+{R}_{1}+{R}_{B}}{{R}_{L}+{R}_{A}}$,
即:$\frac{2}{1}$=$\frac{{R}_{L}+\frac{1}{2}{R}_{L}+\frac{5}{2}{R}_{A}}{{R}_{L}+{R}_{A}}$,解得:RL=RA,
第一次電路中,P移至A點時,L與變阻器串聯(lián),燈泡正常發(fā)光,由串聯(lián)電路的分壓原理知:$\frac{{U}_{額L}}{{U}_{A}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{A}}$=$\frac{1}{1}$,
又因為:U=U額L+UA=12V,
所以燈泡的額定電壓:UA=U額L=6V;
(3)在第一次電路中,變阻器功率為3W,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得:
RL=RA=$\frac{{{U}_{A}}^{2}}{{P}_{A}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω,
所以RB=$\frac{5}{2}$RA=$\frac{5}{2}$×12Ω=30Ω;
(4)根據(jù)P=UI,電源電壓一定,當電路電阻最小時,功率最大.
由第一次電路,燈泡正常工作時,電路中電流最大,電路中功率最大,所以:P最大=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}+{R}_{A}}$=$\frac{({12V)}^{2}}{12Ω+12Ω}$=6W;
第二次電路中,當滑片P在右端時,電路中電阻最大,電流最小,功率最小,所以:P最小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}+{R}_{1}+{R}_{滑最大}}$=$\frac{(12V)^{2}}{12Ω+\frac{1}{2}×12Ω+42Ω}$=2.4W.
答:(1)電流表前后兩次示數(shù)之比為2:1;
(2)燈泡的額定電壓為6V;
(3)RA和RB的值分別為12Ω、30Ω;
(4)電路中總功率的最大值和最小值分別為6W、2.4W.
點評 本題考查了串聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,綜合性強,難度大.關(guān)鍵是正確分析開關(guān)在不同狀態(tài)電路狀態(tài),正確找到各電阻間的關(guān)系.
科目:初中物理 來源: 題型:解答題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 11km | B. | 10km | C. | 7.9km | D. | 1km |
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A. | 做的有用功是4Gh | B. | 做的額外功是6Gh | C. | 做的總功是6Gh | D. | 機械效率是30% |
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