分析 由電路圖可知,L與R0串聯(lián),電壓表測R0兩端的電壓,電流表測電路中的電流.
(1)知道燈泡的額定電壓和額定功率,根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流,再根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻;根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻最大時的電流,然后由電表所測值不小于其量程的13確定電路中的最小電流,然后根據(jù)P=I2R求出燈泡L消耗的最小功率;
(2)當(dāng)電流表的示數(shù)最小時滑動變阻器接入電路中的電阻最大,根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻,利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最大阻值;比較燈泡的額定電流和電流表的量程以及滑動變阻器允許通過的最大電流確定電路中的最大電流,根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻,利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最小阻值,然后得出答案;
(3)根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電路中的電流,根據(jù)P=I2R表示出R0的電功率,然后利用數(shù)學(xué)知識變形判斷滑動變阻器消耗的最大電功率,并求出其大�。�
解答 解:(1)由P=UI可得,燈泡的額定電流:
IL=PLUL=3W6V=0.5A,
由I=UR可得,燈泡的電阻:
RL=ULIL=6V0.5A=12Ω,
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電路中的電流:
I1=URL+R0=\frac{12V}{12Ω+50Ω}≈0.19A<\frac{1}{3}×0.6A=0.2A,
因電表所測值不小于其量程的\frac{1}{3},
所以,電路中的最小電流I小=\frac{1}{3}×0.6A=0.2A,
燈泡的最小功率:
PL小=I小2RL=(0.2A)2×12Ω=0.48W;
(2)電路中的電流最小時,滑動變阻器接入電路中的電阻最大,
此時電路中的總電阻:
R總=\frac{U}{{I}_{小}}=\frac{12V}{0.2A}=60Ω
滑動變阻器接入電路中的最大阻值:
R0大=R總-RL=60Ω-12Ω=48Ω,
因串聯(lián)電路中各處的電流相等,且燈泡允許通過的最大電流為0.5A,變阻器允許通過的最大電流為1A,電流表的量程為0.5A,
所以,電路中的最大電流I大=0.5A,此時變阻器接入電路中的電阻最小,
電路中的總電阻:
R總′=\frac{U}{{I}_{大}}=\frac{12V}{0.5A}=24Ω,
滑動變阻器接入電路中的最小阻值:
R0小=R總′-RL=24Ω-12Ω=12Ω,
所以,滑動變阻器R0的阻值變化范圍為12Ω~48Ω;
(3)電路中的電流:
I=\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{0}},
滑動變阻器消耗的電功率:
P0=I2R0=(\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{0}})2R0=\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{L}+{R}_{0})^{2}}{{R}_{0}}}=\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{L}}^{2}+2{R}_{L}{R}_{0}+{{R}_{0}}^{2}}{{R}_{0}}}=\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{L}}^{2}-2{R}_{L}{R}_{0}+{{R}_{0}}^{2}+4{R}_{L}{R}_{0}}{{R}_{0}}}=\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{L}-{R}_{0})^{2}+4{R}_{L}{R}_{0}}{{R}_{0}}}=\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{L}-{R}_{0})^{2}}{{R}_{0}}+4{R}_{L}},
當(dāng)R0=RL=12Ω時,滑動變阻器R0消耗的功率最大:
P0大=\frac{{U}^{2}}{4{R}_{L}}=\frac{(12V)^{2}}{4×12Ω}=3W.
答:(1)燈泡L消耗的最小功率為0.48W;
(2)滑動變阻器R0的阻值變化范圍為12Ω~48Ω;
(3)滑動變阻器R0消耗的最大功率為3W.
點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用,關(guān)鍵是電路中最小電流的確定和滑動變阻器消耗最大功率的判斷,有一定的難度.
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實(shí)驗(yàn)順序 類別 | 1 | 2 | 3 |
電源輸出功率/瓦 | 1.2 | ||
線路電阻R0/歐姆 | 5 | ||
電源輸出電壓/伏 | 3 | 8 | 12 |
線路電流/安 | 0.4 | 0.15 | 0.1 |
電壓表示數(shù)/伏 | 2.1 | 0.8 | |
線路消耗功率/瓦 |
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A. | 樹下斑駁樹影的形成,可以用光的直線傳播來解釋 | |
B. | 雨過天晴天空會出現(xiàn)彩虹,它是由光的反射形成的 | |
C. | 把黑板表面做得粗糙些,可以避免鏡面反射即黑板反光 | |
D. | 你在岸邊看到水中魚的位置,其實(shí)就是魚在水里的實(shí)際位置 |
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