分析 (1)只闭合开关S1时,电路为R3的简单电路,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$表示出电路消耗的功率即可求出电源的电压;
(2)只闭合开关S2时,R1与R3串联,根据串联电路的电流特点和P=I2R求出电路中的电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出灯泡的电阻;
(3)只闭合开S3时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中电阻为零时电路中的电流,然后与电流表的量程相比较确定电路中的最大电流,当电压表的示数最大时电路中的电流最小,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的最小电流,根据P=UI求出整个电路消耗的最大功率和最小功率之比.
解答 解:(1)只闭合开关S1时,等效电路如图1所示:
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,电源的电压:
U=$\sqrt{{P}_{3}{R}_{3}}$=$\sqrt{4W×4Ω}$=4V;
(2)只闭合开关S2时,等效电路如图2所示:
因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,
所以,由P=I2R可得,电路中的电流:
I=$\sqrt{\frac{{P}_{3}′}{{R}_{3}}}$=$\sqrt{\frac{0.64W}{4Ω}}$=0.4A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,电路中的总电阻:
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω,
因串联电路总电阻等于各分电阻之和,
所以,灯泡的电阻:
R1=R-R3=10Ω-4Ω=6Ω;
(3)只闭合开S3时,等效电路图如图3所示:
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流:
I′=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{4V}{6Ω}$=$\frac{2}{3}$A,
因灯泡正常发光时的电流为0.4A,电流表的量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流I1=0.4A;
当电压表的示数U2=3V时,电路中的电流最小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R1两端的电压:
U1=U-U3=4V-3V=1V,
电路中的最小电流:
I2=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1V}{6Ω}$=$\frac{1}{6}$A,
则整个电路消耗的最大功率和最小功率之比:
P1:P2=UI1:UI2=I1:I2=0.4A:$\frac{1}{6}$A=12:5.
答:(1)电源电压为4V;
(2)灯泡的电阻为6Ω;
(3)只闭合开S3时,在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下,整个电路消耗的最大功率和最小功率之比为12:5.
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,会确定最后一问中电路中的最大电流和最小电流是关键.
科目:初中物理 来源: 题型:作图题
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 还继续处于水平平衡 | B. | 右端下降,左端上升 | ||
C. | 右端上升,左端下降 | D. | 无法确定杠杆的运动状态 |
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科目:初中物理 来源: 题型:计算题
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科目:初中物理 来源: 题型:填空题
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