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25. 如图所示的电路,灯泡L标有“6V“的字样,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,当闭合S1,断开S2,灯泡L恰好正常发光,电流表示数为0.2A;当断开S1,闭合S2,且滑动变阻器的滑片移到最右端时,电压表读数为4V(假设灯丝电阻不变)求: (1)电源电压; (2)R0的阻值; (3)当S1、S2同时闭合,且滑动变阻器的滑片移到最左端.通电5min整个电路消耗的电能.
[专题]定量思想;顺推法;欧姆定律;电能和电功率.
[分析](1)当闭合S1,断开S2,电路只有灯泡有电流通过.已知灯泡额定电压并且此时灯泡恰好正常发光,可以得到电源电压;
(2)当断开S1,闭合S2,且滑动变阻器的滑片移到最右端时,定值电阻和整个滑动变阻器串联.已知电源电压和滑动变阻器两端电压,可以得到定值电阻两端电压;根据串联电路用电器两端电压与其阻值成正比得到R0阻值;
(3)已知灯泡额定电压和正常发光时的电流,可以得到灯泡阻值.当S1、S2同时闭合,且滑动变阻器的滑片移到最左端,灯泡和定值电阻并联.已知灯泡和定值电阻阻值,可以得到并联电路的总电阻;已知电源电压、电路总电阻和通电时间,利用公式W=
U2 |
R |
t得到整个电路消耗的电能.
[解答]解: (1)当闭合S1,断开S2,电路只有灯泡有电流通过, 已知U额=6V且灯泡正常发光, 所以,电源电压:U=U额=6V; (2)当断开S1,闭合S2,且滑动变阻器的滑片移到最右端时,定值电阻R0和整个滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压, 定值电阻两端电压:U0=U-UR=6V-4V=2V, 由串联分压规律可得:
U0 |
UR |
=
R0 |
R |
=
2V |
4V |
=
1 |
2 |
, 所以R0的阻值:R0=
1 |
2 |
R=
1 |
2 |
×20Ω=10Ω; (3)由I=
U |
R |
可得,灯泡的电阻:RL=
U额 |
I额 |
=
6V |
0.2A |
=30Ω; 当S1、S2同时闭合,且滑动变阻器的滑片移到最左端,灯泡和定值电阻R0并联, 电路的总电阻:R并=
RLR0 |
RL+R0 |
=
30Ω×10Ω |
30Ω+10Ω |
=7.5Ω; 通电5min整个电路消耗的电能:W总=
U2 |
R |
t=
(6V)2 |
7.5Ω |
×5×60s=1440J. 答:(1)电源电压为6V; (2)R0的阻值为10Ω; (3)通电5min整个电路消耗的电能为1440J.
[点评]此题是一道电学综合题,考查了欧姆定律、串并联电路的特点及电能、电功率有关公式及其变形公式的应用,综合性强,有一定难度.