如下圖所示,電源電壓U保持不變,滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為50Ω.當(dāng)S閉合,S1斷開,P在b端時(shí),燈泡L的功率為0.4W,電流表的示數(shù)為0.2A;當(dāng)S、S1均閉合,P在a端時(shí),電流表的示數(shù)為1.5A.求:
(1)燈L的電阻RL和電源電壓;
(2)電阻R1的阻值.(不考慮溫度對(duì)電阻的影響)
(3)整個(gè)電路消耗的最大功率和最小功率.
分析:(1)S閉合、S1斷開,P在b端時(shí)時(shí),燈泡L與電阻R2串聯(lián),已知燈泡功率及電路電流,由功率公式的變形公式R=
U2
P
可求出燈泡的電阻;由歐姆定律及串聯(lián)電路的特點(diǎn)可求出電源電壓;
(2)當(dāng)S、S1均閉合,P在a端時(shí),燈泡L與電阻R2串聯(lián)后與電阻R1并聯(lián),電流表測干路電流,由歐姆定律及并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出流過電阻R1的電流,然后由歐姆定律求出電阻R1的阻值;
(3)當(dāng)S、S1均閉合,P在a端時(shí),燈泡L與電阻R2串聯(lián)后與電阻R1并聯(lián),電路消耗的功率最大,直接根據(jù)P=UI即可求出;
當(dāng)S閉合、S1斷開,P在b端時(shí)時(shí),燈泡L與電阻R2串聯(lián),電路消耗的功率最小,直接根據(jù)P=UI即可求出.
解答:解:(1)∵P=UI,I=
U
R
,
∴燈泡電阻RL=
PL
I2
=
0.4W
(0.2A)2
=10Ω,
燈泡兩端的電壓UL=
PL
I
=
0.4W
0.2A
=2V,
電源電壓U=UL+IR2最大=2V+0.2A×50Ω=12V;
(2)流過燈泡的電流IL=
U
RL
=
12V
10Ω
=1.2A,
流過電阻R1的電流I1=I′-IL=1.5A-1.2A=0.3A,
∵I=
U
R
,
∴電阻R1的阻值R1=
U
I1
=
12V
0.3A
=40Ω;
(3)電路消耗的最大功率:P最大=UI′=12V×1.5A=18W;
電路消耗的最小功率:P最小=UI=12V×0.2A=2.4W.
答:(1)燈L的電阻RL和電源電壓分別為10Ω和12V;
(2)電阻R1的阻值為40Ω.
(3)整個(gè)電路消耗的最大功率和最小功率分別為18W和2.4W.
點(diǎn)評(píng):本題考查了求電阻、電壓以及功率的問題,分析電路、明確各電路元件的連接方式,靈活應(yīng)用串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律及功率公式的變形公式是正確解題的關(guān)鍵.
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