精英家教网 > 初中物理 > 题目详情
14.如图甲所示,L上标有“6V 3W”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,变阻器R的最大阻值是100Ω.只闭合开关S1,滑片置于a点时,变阻器连入电路的电阻为Ra,电流表示数为Ia;只闭合开关S2,移动滑片P,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示,当滑片P置于b点时,电压表示数Ub=8V,电流表示数为Ib.已知Ra:R0=12:5,Ia:Ib=3:5(设灯丝电阻不随温度变化).求;
(1)小灯泡的电阻;
(2)定值电阻R0和电源电压U;
(3)只闭合开关S1时,在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下,电路消耗的功率范围.

分析 (1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出小灯泡的电阻;
(2)当开关S2闭合、S1断开,滑片P置于变阻器上的b点时,R与R0串联,Ub=8V,根据图象读出变阻器接入电路中的电阻,根据欧姆定律求出滑片在b点时的电流Ib;根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;
只闭合S1,滑片置于a点时,Ra与L串联,根据Ia:Ib=3:5求出Ia;根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,联立等式结合Ra:R0=12:5求出R0的阻值.然后即可求出电源电压.
(3)只闭合S1时,根据灯泡的额定电流与电流表的量程相比较确定电路中的最大电流,此时电路消耗的功率最大,根据P=UI求出电路消耗的最大总功率;
因电源的电压大于电压表的最大示数,当电压表的示数最大时电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,根据电阻的串联求出灯泡两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的电流,利用P=UI求出电路消耗的最小功率.

解答 解:当开关S1闭合、S2断开,滑片P置于a点时,等效电路如图甲所示;当只闭合S2,滑片P置于b点时,等效电路如图乙所示:

(1)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,灯泡电阻:
RL=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω;
(2)当只闭合S2,滑片P置于b点时,R与R0串联,Ub=8V,由图2可知电阻Rb=16Ω,
则电流Ib=$\frac{{U}_{b}}{{R}_{b}}$=$\frac{8V}{16Ω}$=0.5A;
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和和欧姆定律得:
电源电压:U=Ib(Rb+R0)=0.5A×(16Ω+R0)------------①
只闭合S1,滑片置于a点时,Ra与L串联,
因Ia:Ib=3:5,所以,Ia=$\frac{3}{5}$Ib=$\frac{3}{5}$×0.5A=0.3A,
则电源电压:U=Ia(Ra+RL)=0.3A×(Ra+12Ω)----------②
由①②式和Ra:R0=12:5联立解得:R0=20Ω,
则电源电压:U=Ib(Rb+R0)=0.5A×(16Ω+20Ω)=18V.
(3)只闭合开关S1时,灯泡与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
由于灯泡的正常工作电流为IL=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A<0.6A,
所以,电路中的最大电流I最大=0.5A,
则电路消耗的最大功率:P=UI=18V×0.5A=9W;
因电源的电压18V大于电压表的量程15V,所以电压表的最大示数UR最大=15V,此时变阻器接入电路的阻值最大,总电阻最大,根据P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{总}}$可知,此时电路消耗的功率最小;
此时灯泡两端的电压:UL=U-UR最大=18V-15V=3V,
电路中的最小电流:
I最小=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A,
电路消耗的最小功率:P=UI=18V×0.25A=4.5W.
答:(1)小灯泡的电阻为12Ω;
(2)定值电阻Ro的阻值为20Ω,电源电压U为18V;
(3)只闭合开关S1时,在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下,电路消耗的功率范围为4.5W~9W.

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,分清开关闭合、断开时电路的连接方式和图2中电压对应的电阻是关键.

练习册系列答案
相关习题

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

4.铁的比热容是0.46×103焦/(千克•℃),则5千克的铁温度降低20℃放出的热量是4.6×104J;0.5千克铁块的比热容是0.46×103J/(kg•℃).

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

5.估测在实际生活中的应用十分广泛,下列估测数据中最接近实际的是(  )
A.一个鸡蛋的质量约为500g
B.正常人脉搏跳动一次的时间约为2s
C.中考考场的室温约为50℃
D.考试用的黑色签字笔的长度约为15cm

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

2.央视新闻“大数据”播报让我们看到了数据的价值,同学们在初中物理学习的过程中,也遇到了许多数据.下列符合生活实际的是(  )
A.人感觉舒适的气温约为45℃
B.两个鸡蛋的重力大小约为1N
C.人正常行走的速度约为5m/s
D.教室内的一盏日光灯正常工作时的电流约为2A

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:作图题

9.如图所示,在B端施加一个最小的力Fg,使杠杆平衡,请画出此力,并画出FA的力臂.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

19.小明和班里的同学讨论热学知识,你认为正确的是(  )
A.看到阳光下屋内飞舞的灰尘,这是分子在不停地作无规则的运动
B.用手捏海绵,海绵的体积变小了,说明分子间有间隙
C.陨石在坠入大气层时,内能增加,机械能减小
D.在内燃机的一个工作循环中,燃气对外做功四次

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

6.我国用长征火箭发射“嫦娥”系列卫星,火箭发射升空时,燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能,再转换为火箭的机械能;火箭的燃料使用液态氢,主要是因为它的热值大;“嫦娥”卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射,卫星表面的温度会急剧下降,这是通过热传递的方式改变物体的内能.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

7.ρ=1.0×103㎏/m3,表示的含义是1m3水的质量是1×103kg,将一杯水倒出一半以后,剩余水的密度为1g/cm3

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题

8.如图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验
(1)每次让小车从斜面同一高度由静止滑下,记下小车最终停止在水平面上的位置,可知小车受到的阻力越小,运动的路程越远;
(2)运动的小车最终停下来,是因为小车在水平方向上受非平衡力(选填平衡力、非平衡力);
(3)若用木块代替小车再探究“摩擦力大小与什么因素有关”,还需添加的器材是长方体木块、钩码和弹簧测力计;
(4)实验时在木板上第一次以2cm/s,匀速拉动木块,测力计示数为F1,第二次以5cm/s,匀速拉动木块,测力计示数为F2,则F1等于F2(选填大于、等于、小于).

查看答案和解析>>

同步练习册答案