(2011•北京二模)如图所示电路,电源是多档的学生电源,L是标有“6V 3W”的小灯泡,R2是滑

(2011•北京二模)如图所示电路,电源是多档的学生电源,L是标有“6V3W”的小灯泡,R2是滑动变阻器,R1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a点时,灯泡正常发光,电压表的示数是4V,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b点时,电压表的示数是3.2V,滑动变阻器的功率是Pb,灯泡的功率PL′是额定功率的[8/15],且Pa:Pb=25:28;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,灯泡两端的电压的与第二种情况相等,滑动变阻器的功率Pa′,且Pa′:Pa=4:1.
求:(1)滑动变阻器分别位于a、b两点时接入电路的电阻值
(2)三档电源电压分别是多少?
VIP小晨 1年前 已收到1个回答 举报

529831844 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所示

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,由灯正常发光,UL1=6V,
∴I1=
PL
UL1=[3W/6V]=0.5A;
∴RL1=
UL1
I1=[6V/0.5A]=12Ω,
∵UR1=4V,∴R1=
UR1
I1=[4V/0.5A]=8Ω,
当电源位于第二档,只闭合开关S1,调节滑动变阻器的滑片P处于b点时,
由UR1′=3.2V,得I2=
UR1′
R1=[3.2V/8Ω]=0.4A,
PL′=[8/15]PL=[8/15]×3W=1.6W
根据P=I2•R 得到:RL2=
P′2

I22=
1.6W
(0.4A)2=10Ω,
UL2=I2•RL2=0.4A×10Ω=4V
由Pa:Pb=I12•Ra:(I22•Rb)=(0.5A)2•Ra:[(0.4A)2•Rb]=25:28
7 Ra=4 Rb
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,等效电路图如下
由灯泡两端的电压的与第二种情况相等,UL2=U3=4V,Ra=Ra
Pa′:Pa=U32:URa2=(4V)2:URa2=4:1,
得到URa=2V,Ra=
URa
I1=[2V/0.5A]=4Ω
∴7×4Ω=4Rb,∴Rb=7Ω,
∴URb=I2•Rb=0.4A×7Ω=2.8V.
由串联电路特点:
U1=UL1+URa+UR1=6V+2V+4V=12V
U2=UL2+URb+UR1′=4V+2.8V+3.2V=10V
答::(1)滑动变阻器分别位于a、b两点时接入电路的电阻值分别为4Ω;7Ω.
(2)三档电源电压分别是12V、10V、4V.

点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;等效电路;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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