在如图所示的电路中,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,电源电压U=18V.灯泡的阻值保持不变.(请画出每个小题的等效电路图)
(1)闭合开关S1、S3时,电路消耗的功率为16.2W,则灯泡R1的阻值为多少?
(2)闭合开关S1、S2、S3时,电路消耗的总功率为27W,则灯泡R2的阻值为多少?(请写出该小题的解题思路后再求解)
(3)闭合开关S4.然后,分别闭合S1、S2,在不损坏电流表、电压表的情况下,通过调节滑动变阻器,使电路中的电流都达到允许的最大值.这两种情况滑动变阻器消耗的功率之比为多少?
网友回答
解:(1)由电路图可知,闭合开关S1、S3时,等效电路图如图1所示,
∵P=,∴灯泡电阻R1===20Ω;
(2)由电路图可知,闭合开关S1、S2、S3时,等效电路图如图2所示,
灯泡R2的电功率P2=P-P1=27W-16.2W=10.8W,
∵P=,∴灯泡电阻R2===30Ω;
(3)闭合开关S4、S1时的等效电路图如图3所示,
闭合开关S4、S2时的等效电路图如图4所示,
①闭合开关S4、S1时,等效电路如案图3所示,
当滑片左移时,在不损坏电流表和电压表的情况下有:
若I=0.6A,∵I=,∴U1=I1R1=IR1=0.6A×20Ω=12V<15V,
∴I最大=0.6A,∴U3=U-U1=18V-12V=6V,
∴P3=U3I3=U3I最大=6V×0.6A=3.6W;
②闭合开关S4、S2时,等效电路如案图4所示,
当滑片左移时,在不损坏电流表和电压表的情况下有:
若I=0.6A,∵I=,∴U2=I2R2=IR2=0.6A×30Ω=18V>15V,
∴I最大′===0.5A,
∴U3′=U-U2最大=18V-15V=3V,
∴P3′=U3′I3′=U3′I最大′=3V×0.5A=1.5W,
∴两种情况下滑动变阻器消耗的功率之比==;
答:(1)灯泡R1的阻值是20Ω;
(2)灯泡R2的阻值是30Ω;
(3)滑动变阻器消耗的功率之比是12:5.
解析分析:(1)由电路图可知,闭合开关S1、S3时,只有灯泡R1的接入电路,由电功率的变形公式可以求出灯泡的电阻阻值;
(2)由电路图可知,闭合开关S1、S2、S3时,灯R1与R2并联接入电路,由并联电路特点求出灯R2的功率,然后由电功率的变形公式求出灯泡R2的阻值;
(3)根据电路图,分析电路结构,作出闭合开关S4,分别闭合S1、S2时的等效电路图,然后根据串并联电路特点、欧姆定律、电功率公式解题.
点评:本题考查了求灯泡的电阻、滑动变阻器的功率之比等问题,分析清楚电路结构、画出等效电路图、熟练应用欧姆定律、电功率公式是正确解题的关键.