如图所示电路,电源是多档的学生电源,各档的电压不等.L是标有“8V 4W”的小灯泡,R是定值电阻.

如图所示电路,电源是多档的学生电源,各档的电压不等.L是标有“8V4W”的小灯泡,R是定值电阻.当电源位于第一档,只闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P处于某位置a时,灯泡正常发光,电压表的示数是5V,滑动变阻器的功率是Pa;当电源位于第二档,只闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P处于某位置b时,电压表的示数是2.5V,滑动变阻器的功率是Pb,Pa:Pb=12:7;当电源位于第三档,开关都闭合,调节滑动变阻器的滑片P处于a点时,灯泡的亮度与第二种情况相同,滑动变阻器的功率Pa′,且Pa′:Pa=16:9.不考虑温度对灯丝电阻的影响.
求:(1)滑动变阻器位于a点时接入电路的电阻值.
(2)第二档电源电压.
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vdhngnh 幼苗

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解题思路:(1)当电源位于第一档,由灯泡正常发光可知灯泡中电压,由欧姆定律可求得电路中的电流I1;即可根据已求出的电流值,利用R=[U/I]求出灯泡和电阻R1的阻值;
(2)当电源位于第二档,滑动变阻器的滑片P处于b点时,由电压表的示数和R1的阻值求出这时的电流,再由功率公式和已知的功率比值,列出滑动变阻器分别在a、b点时的滑动变阻器上的阻值关系式;
(3)当电源位于第三档,滑动变阻器的滑片P处于a点时,由灯泡两端的电压和滑动变阻器的功率比值,先求出滑动变阻器的滑片P处于a点时的阻值,即可根据滑动变阻器分别在a、b点时的滑动变阻器上的阻值关系式求出Rb的阻值;
最后根据串联电路的特点分别求出三档电源电压.

当电源位于第一档,只闭合开关S1,调节滑动变阻器的滑片P处于a点时和滑片P处于b点的等效电路图分别如图1、2所示当电源位于第三档,开关都闭合,调节滑动变阻器的滑片P处于a点时,等效电路图如图3所示

(1)当电源位于第一档,由灯正常发光,则UL=8V,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据P=UI可得,电路中中的电流I1=
PL
UL=[4W/8V]=0.5A,
∵I=[U/R],
∴灯泡的电阻RL=
UL
I1=[8V/0.5A]=16Ω;
由图1和图2可知:
电压表的示数I1R=5V,I2R=2.5V,则

I1R
I2R=
I1
I2=[2/1],
∴I2=[1/2]I1=[1/2]×0.5A=0.25A,
图2中灯泡两端的电压UL′=I2RL=0.25A×16Ω=4V,
∵图2与图3中灯泡亮度相同,
∴U3=UL′=4V,
∵P=
U2
R,

Pa′
Pa=
U22
U2a=
(4V)2
Ua2=[16/9],
解得:Ua=3V,
∴Ra=
Ua
I1=[3V/0.5A]=6Ω;
(2)∵P=I2R,

点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;并联电路的电流规律;串联电路的电压规律;并联电路的电压规律;电功率的计算.

考点点评: 解答本题应明确以下几点:
(1)正常工作时电压和功率即为额定电压和额定功率;需注意灯泡的阻值是变化的.
(2)根据已知功率比值列出包含所求物理量的关系式,然后逐步逐个解答,注意电源电压的变化和引起的电路电流、电压的变化,本题是一道很难的题目.

1年前

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