科技小组的同学们为了研究某问题,连接了如图所示的电路,R1、R2为两个定值电阻,且R1=2R2;小灯泡上标有“6V?3W”字样.当开关S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为I;当S2、S3闭合,S1断开时,小灯泡正常发光,电流表示数为I′,已知I:I′=3:4.(设电源两端电压保持不变、灯丝电阻不随温度变化)
求:(1)灯L的电阻是多少;
(2)画出以上两种情形的等效电路图;
(3)电源两端的电压是多少;
(4)当开关S2闭合,S1、S3都断开时,测得滑片在a、b两点时变阻器消耗的电功率均为1W,滑片在b点时滑动变阻器连入电路的阻值Rb是多少.
网友回答
解:(1)RL===12Ω;
(2)当S1、S3闭合,S2断开时,R1与RL串联
当S2、S3闭合,S1断开时,R2与RL串联
(3)U一定时,电流与电阻成反比,即=
∵=
∴
∴R2=6Ω,R1=12Ω;
在图2中,I′一定,则有=
即=
U2=3V
U=UL+U2=6V+3V=9v.
(4)当S2闭合,S1、S3都断开,滑片在a点或b点时,RL、R2、与R串联.当滑片在b点
根据题意可得:
P=I″2R
R=1W
R=1W
R=9Ω????R′=36Ω
∵Ra<Rb
∴滑片在b点时滑动变阻器连入电路的阻值是36欧.
答:(1)灯L的电阻是12Ω;(3)电源两端的电压是9V;(4)滑片在b点时滑动变阻器连入电路的阻值Rb是36Ω.
解析分析:(1)已知灯泡的额定功率和额定电压,因此直接利用R=即可求出灯泡的电阻;(2)①当S1、S3闭合,S2断开时,R1与RL串联;②当S2、S3闭合,S1断开时,R2与RL串联;画出符合要求的电路即可;(3)根据电压一定时,电流之比等于电阻之比,列车关系式,结合已知条件求出电阻R1与R2的阻值;然后根据等效电路图2,电流一定时,电压之比等于电阻之比,即可求出电源电压;(4)当S2闭合,S1、S3都断开,滑片在a点或b点时,RL、R2、与R串联.根据P=I2R表示出电路中消耗的功率1W,分别求出滑动变阻器接入电路中的阻值,再根据滑动变阻器接入电路中阻值大小的关系确定滑片在b点时滑动变阻器连入电路的阻值.
点评:本题综合考查了电阻、电压、电流、电功、电功率的计算和串联电路、并联电路的特点,关键是熟练的掌握和应用相关的知识,难点是根据实物图画出等效电路.