问题 计算题

如图所示电路,电源两端电压保持不变。当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P 移到B端时,灯L的电功率为PL.电流表的示数为I1;当开关S1断开、S2闭合时,灯L的电功率为P L ' ,电流表的示数为I2。已知PL:P L '=9 : 25 。

(l)求电流表的示数I1与I2的比值;

(2)当开关S1,S2都断开,滑动变阻器的滑片p在c 点时,变阻器接人电路的电阻为Rc,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,已知U1:U2=3:2 , Rc的电功率为10w 。通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P ,会形成不同的电路,在这些不同的电路中,电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3:1,电路消耗的最大功率时灯正常发光。求灯的额定功率。

答案

(l)电流表的示数I1与I2的比值为3:5;(2)灯的额定功率为80W.

题目分析:(1)先画出当开关S1闭合、S2断开、变阻器滑片移到B端时和当开关S1断开、S2闭合时的等效电路甲、乙,根据两种情况灯泡消耗的电功率和P=I2R求出电流表的示数I1与I2的比值;

(2)画出当开关S1、S2断开、变阻器滑片P移到C点时的等效电路图丙,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出两电压表的示数关系,再根据电阻的串联和欧姆定律表示出图甲、乙中电源的电压得出等式;电路消耗功率最大应为S1、S2都闭合时,只有灯接入,消耗功率最小应为RL、R1、滑动变阻器RB全部串连接入电路,根据P=表示出两者的比值,联立以上等式求出电阻之间的关系;根据串联电路的分压特点求出图丙中RC的电压,利用P=得出灯泡正常发光时的功率和RC之间的关系结合电阻关系即可求出灯泡的额定功率.

解:(1)

当开关S1闭合,S2断开,变阻器滑片移到B端时,等效电路如图甲所示;

当开关S1断开,S2闭合时,等效电路如图乙所示.

∵PL:PL'=9:25,

==

解得:=

(2)当开关S1、S2断开,变阻器滑片P移到C点时,等效电路如图丙所示;

∵U1:U2=3:2,且串联电路各处的电流相等,

=

即2RL=R1+3RC﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

∵电源两端电压一定,

∴在甲、乙电路中,

U=I1(RL+RB)=I2(RL+R1

即3RB=2RL+5R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

电路消耗功率最大应为S1、S2都闭合时,只有灯接入.消耗功率最小应为RL、R1、滑动变阻器RB全部串连接入电路.

===

即2RL=R1+RB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③

解①②③得:

RL=2RCR1:RL:RC:RB=1:2:1:3

由图丙可得UC=U=U,

==×=(2×=

∴PL=8PC=8×10W=80W.

答:(l)电流表的示数I1与I2的比值为3:5;

(2)灯的额定功率为80W.

点评:本题是有关欧姆定律、电功率的综合计算题目,难度较大.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.

单项选择题
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