如图所示电路,电源电压U恒定,灯L的阻值RL不随温度变化,当开关S、S1都闭合时,电流表的示数为I,电压表的示数为U1,电路消耗的电功率为P,R1与RL的电压之比是1

发布时间:2020-07-29 14:51:07

如图所示电路,电源电压U恒定,灯L的阻值RL不随温度变化,当开关S、S1都闭合时,电流表的示数为I,电压表的示数为U1,电路消耗的电功率为P,R1与RL的电压之比是1:4,此时灯正常发光,当开关S闭合、S1断开时,电流表的示数为I′,电压表的示数为U2,且通过电压表的示数与电流表的示数计算出该段电路的电阻值为28Ω,电路消耗的电功率为P′,灯L的实际功率为额定功率的1/4,求:
(1)两次电流表示数之比I:I′;
(2)电压表两次示数之比U1:U2;
(2)两次电路消耗的电功率之比P:P′;
(4)灯L的电阻.

网友回答

解:(1)当S、S1都闭合时,等效电路图如图1所示
根据P=I2R,则有:
PL=I2RL---------①
当S闭合、S1断开时,等效电路图如图2所示
根据P=I2R,则有:
PL′=I′2RL--------②
由①②得:
==
解得:=;
(2)因电源的电压不变,则
根据图1有:U=I(RL+R1)-----------------③
根据图2有:U=I′(RL+R1+R2)----------------④
依题意有:=-------------------------⑤
③④⑤联立解得:R2=5R1,
===;
(3)两次电路消耗的电功率之比:
==()2×=()2×=;
(4)根据R1+R2=28Ω,R2=5R1得:
R1=Ω,
灯泡的电阻:
RL=4R1=4×Ω≈18.7Ω.
答:(1)两次电流表示数之比I:I′为2:1;
(2)电压表两次示数之比U1:U2为1:3;
(2)两次电路消耗的电功率之比P:P′为2:1;
(4)灯L的电阻约为18.7Ω.
解析分析:先画出两种情况的等效电路图:(1)根据P=I2R分别表示出两电路图中灯泡消耗的电功率,根据两种情况下两灯泡电功率的关系求出两次电流表示数之比;(2)根据电源的电压不变和电阻的串联、欧姆定律表示出电源的电压,联立等式即可得出三电阻阻值之间的关系,根据电阻的串联和欧姆定律表示出两电流表的示数结合电流、电阻关系即可求出电压表两次示数之比;(3)根据P=I2R表示出两次电路消耗的电功率,结合电流和电阻关系即可求出两次电路消耗的电功率之比;(4)根据图2中R1和R2的电阻之和,结合电阻关系即可求出灯泡的电阻.

点评:本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目.在解题过程中,注意电路的分析,根据已知条件分析出各种情况下的等效电路图,同时要注意在串联电路中各物理量之间的关系,结合题目中给出的已知条件进行解决.
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