现有一个可调电压电源,一个滑动变阻器R(铭牌上标有“50Ω2A”的字样),一个电压表,A、B、C三盏小灯泡规格...
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问题详情:
现有一个可调电压电源,一个滑动变阻器R(铭牌上标有“50Ω 2A”的字样),一个电压表,A、B、C三盏小灯泡规格分别为:A灯“6V 3W”、B灯“6V 4.8W”、C灯“6V 6W”,三盏小灯泡的电流电压关系如图*所示,即三个灯的电阻随实际功率变化而变化.在保*电路安全的情况下,进行以下实验
(1)若将A、B、C三盏小灯泡并联接在可调电压电源两端,电源电压调节为6V,求经过2.5min,三盏小灯泡消耗的总电能为多少J
(2)若将A、B、C三盏小灯泡串联接在可调电压电源两端,调节电源电压,使A灯正常发光,求此时C灯的实际电功率
(3)若将电路元件按如图乙所示连接,电源电压调节为20V,当滑动变阻器滑片在某个点时,电压表读数为15V,求将滑动变阻器滑片从这个点开始向左滑动的过程中,滑动变阻器阻值变化范围
【回答】
(1)2070J;(2)1W;(3)30Ω~12.5Ω.
【分析】
(1)将A、B、C并联接在6V电源两端时,两灯泡两端的电压和额定电压相等,两灯泡都正常发光,先求出总功率,利用求出2.5min内电路消耗的电能;
(2)将A、B、C串联接在某电源两端,使A灯恰好正常发光,根据图象读出通过A灯的电流即为电路中的电流,再根据图象读出C灯两端的电压,根据欧姆定律求出此时C灯的实际功率;
(3)图乙中B、C两灯以及滑动变阻器串联,当电压表为15V时,B、C两灯的总电压为
,从图象中找出BC电压之和为5V时的电流,根据欧姆定律算出滑动变阻器的最大电阻;向左滑动的过程,电阻减小,电流增大,但最大不能超过B或C灯的额定电流,根据图象判断出BC的电压,根据串联电路电压的规律算出滑动变阻器的电压,根据欧姆定律算出最小电阻.
【详解】
(1)由题知,3个灯泡的额定电压均为6V,将A、B、C并联接在6V电源两端时,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,所以,电路的总功率: ,
由 可得,2.5min内电路消耗的电能:;
(2)将A、B、C串联接在某电源两端,因串联电路中各处的电流相等,且使A灯恰好正常发光,即,所以,由图象可知,电路中的电流 ,此时C灯泡两端的电压,则C灯的实际电功率: .
(3)图乙中,B、C两灯以及滑动变阻器串联,
当电压表为15V时,B、C两灯的总电压为 ,
由图象知当电流为0.5A时,B灯泡的电压为3V,C灯泡的电压为2V,即 ,根据串联电路电流处处相等可知,
滑动变阻器允许接入的最大电阻:;
向左滑动的过程,变阻器接入的阻值减小,电流增大,但最大不能超过B或C灯的额定电流,
根据图象*知,灯泡B的额定电流为0.8A,C灯的额定电流为1A,
故电路中的最大电流不能超过0.8A,此时B灯的电压为6V,C灯的电压为4V,
则滑动变阻器的电压为: ;
滑动变阻器的最小电阻:.
所以,滑动变阻器阻值的变化范围为30Ω~12.5Ω.
【点睛】
题考查了串联、并联电路的特点、欧姆定律和电功率的计算,解题的关键是根据串联和并联电路特点从图象中获取有用的信息.
知识点:欧姆定律
题型:计算题
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