分析 分析电路图时,先简化电路,把电流表看作导线,把电压表看作开路,只分析用电器的连接方式.
(1)当S1、S2均闭合且滑片P滑到b端时,此时小灯泡L被短路,变阻器R1与电阻R2并联.电流表A1测干路电流,A2测R2电流,已知两电流表示数之比,根据并联电路电流规律求出R1中的电流与R2的电流之比,进而得出电阻之比,求出R2的阻值.
(2)当S1、S2均闭合且滑片P在b端时,此时小灯泡L被短路,变阻器R1与电阻R2并联,电压表并联在R1、R2两端,测电源电压.
当S1、S2均断开且滑片P置于滑动变阻器中点时电路的情况.此时变阻器R1与灯泡L串联.变阻器的滑片P在中点时,此时R1的阻值是10Ω,小灯泡L的电阻和电功率已知,我们用公式P=I2R可以计算出电流,然后根据串联电路的电阻规律,求出总电阻,最后用公式U=IR计算出电源电压.
(3)根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,在电源电压一定时,电功率与电阻的关系是成反比.要求最小电功率,先求最大总电阻.当S1、S2均断开时,且把滑片滑到b端时,电路的总电阻最大,求出最大电阻,再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求最小功率.
解答 解:
(1)当S1、S2均闭合且滑片P滑到b端时,小灯泡L短路,R1、R2并联,A1测总电流I,A2测R2电流I2,如图所示:
因为I:I2=3:2,根据并联电路电流规律:I=I1+I2,得I1=I-I2
所以I1:I2=1:2,
由于R1与R2并联,电压相等,所以电流与电阻成反比,
所以R1:R2=2:1,
R2=$\frac{1}{2}$R1=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω;
(2)当S1、S2均断开且滑片P置于变阻器中点时,小灯泡L和R1串联,如图所示:
根据:P=I2RL可得:
I=$\sqrt{\frac{P}{{R}_{L}}}$=$\sqrt{\frac{10W}{10Ω}}$=1A
滑片在中点时,滑动变阻器连入电阻R1′=10Ω
根据串联电路电阻规律得:
R=R1′+RL=10Ω+10Ω=20Ω
电源电压:U=IR=1A×20Ω=20V
当S1、S2均闭合且滑片P在b端时,电压表测电源电压,所以电压表示数U示=20V;
(3)当S1、S2均断开且滑片P滑到端b时,电路总电阻最大,电路消耗电功率最小
电路总电阻:R′=R1+RL=20Ω+10Ω=30Ω
电路最小功率:
P=$\frac{{U}^{2}}{R′}$=$\frac{({20V)}^{2}}{30Ω}$≈13.3W;
答:(1)电阻R2的阻值是10Ω.
(2)当S1、S2均闭合且滑片P在b端时,电压表的示数是20V.
(3)整个电路消耗的最小电功率是13.3W.
点评 本题综合性较强,考查的内容较多.会辨别串、并联,会用欧姆定律计算,会用电功率公式计算,知道串、并联电路的电压规律、电流规律、电阻规律.
本题难点在第二问,要用到电功率的一个变形公式:P=I2R求解.需要注意的是:P=I2R和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$这两个公式在电功率计算题里要经常用到.
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A. | 在凳子上放一海绵垫觉得舒服一些 | |
B. | 给钢笔吸钢笔水 | |
C. | 在高山上煮饭要用高压锅做饭,才容易做熟 | |
D. | 吸盘能吸在墙壁上 |
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A. | 乙的机械能不变 | |
B. | 甲所受合力为零 | |
C. | 甲所受重力不做功 | |
D. | 在运动过程中不断有机械能转化为内能 |
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A. | 原子的中心是原子核,在原子核周围有一定数目的电子在绕核运动 | |
B. | 沙尘暴说明分子在永不停息地做无规则运动 | |
C. | 大到天体、小到微观粒子都在不停地运动,其中太阳是宇宙的中心 | |
D. | 把10毫升酒精和10毫升水混合在一起,体积等于20毫升 |
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