如图所示,灯L上标有“6V 3W”字样,开关S闭合,滑片P移至a端时,电流表的示数为1A,且灯L正常发光.(1)电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为多大?(2)当开关断开,滑片P移至b端时,电流表的示数为0.25A,此时灯泡的实际功率为多大?(3)当开关断开,滑片P移至b端时,在1min内灯泡消耗的电能为多大?

问题描述:

如图所示,灯L上标有“6V 3W”字样,开关S闭合,滑片P移至a端时,电流表的示数为1A,且灯L正常发光.

(1)电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为多大?
(2)当开关断开,滑片P移至b端时,电流表的示数为0.25A,此时灯泡的实际功率为多大?
(3)当开关断开,滑片P移至b端时,在1min内灯泡消耗的电能为多大?

(1)开关S闭合,滑片P移至a端时,滑动变阻器都被连入电路,灯泡和变阻器并联,
因为灯泡正常发光,
则电源电压为:U=U=UL额=6V,
∴通过灯泡的电流为:IL额=

PL额
UL额
=
3W
6V
=0.5A,
则通过变阻器的电流为:I=I-IL额=1A-0.5A=0.5A,
∴滑动变阻器的最大阻值为:R=
U
I
=
6V
0.5A
=12Ω.
(2)当开关断开,滑片P移至b端时,滑动变阻器都被连入电路,灯泡和变阻器串联,
而灯泡的电阻为:RL=
UL额2
P额L
=
(6V)2
3W
=12Ω,
而此时电路中的电流为:I′=0.25A,
∴灯泡的实际功率为:P=I′2RL=(0.25A)2×12Ω=0.75W.
(3)∵t=1min=60s,
∴灯泡消耗的电能为:W=Pt=0.75W×60s=45J.
答:(1)电源电压为6V,滑动变阻器的最大阻值为12Ω.
(2)此时灯泡的实际功率为0.75W.
(3)在1min内灯泡消耗的电能为45J.
答案解析:(1)开关S闭合,滑片P移至a端时,滑动变阻器都被连入电路,灯泡和变阻器并联,灯泡正常发光,其两端电压为额定电压,利用并联电路电压的特点,从而可以计算出电源电压.知道灯泡的额定电压和额定功率,可利用公式I=
P
U
计算通过灯泡的电流,而电流表测量的是干路中的总电流,从而可以计算出通过变阻器的电流,最后再利用公式R=
U
I
计算滑动变阻器的最大阻值.
(2)当开关断开,滑片P移至b端时,滑动变阻器都被连入电路,灯泡和变阻器串联,知道灯泡的额定电压和额定功率,可利用公式R=
U2
P
计算灯泡的电阻,知道电路中的电流,可利用公式P=I2R计算灯泡的实际功率.
(3)在(2)计算出了灯泡的实际功率,知道通电时间,可利用公式W=UIt=Pt计算消耗的电能.
考试点:欧姆定律的应用;并联电路的电流规律;并联电路的电压规律;电功的计算;实际功率.

知识点:本题综合性较强,考查的内容较多.会辨别串、并联电路,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.需要注意的是:P=I2R和P=
U2
R
这两个公式在电功率计算题里要经常用到.