中考每日一题-061-电学综合
阅读: 159 时间: 2022-05-24 17:25:39 2
【正题】小明学习了电学知识后,利用手边的器材模拟可调亮度的台灯。他设计如图所示电路,已知小灯泡L的额定电压是9 V,电压表选用0~15 V量程,定值电阻R1=12 Ω、R2=18 Ω、R3=20 Ω;开关S接触点2,L与R2接通,此时电压表示数是9 V,电流表示数是0.5 A。
(1)求电源电压和小灯泡的额定功率;
(2)若不计灯泡电阻的变化,求开关接触点1时电路1 min内消耗的电能;
(3)小明想把图中的小灯泡换成一个定值电阻R0来模拟多挡位电热器,若要开关接任一触点时,都不能损坏电压表,且R0的功率与电路总功率之比尽量大,求R0的阻值。


【解析】 (1)开关S接触点2LR2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量灯泡两端的电压,故灯泡L两端电压为9 V,根据欧姆定律可知R2两端电压: U2IR20.5 A×18 Ω9 V

根据串联电路的电压特点可知电源电压:

UULU29 V9 V18 V

此时小灯泡两端的电压等于其额定电压,故灯泡额定功率:PLULI9 V×0.5 A4.5 W

(2)根据欧姆定律可知灯泡电阻:

RL18 Ω

开关S接触点1时,LR1串联,电流:

I10.6 A

电路1 min内消耗的电能:

WUIt18 V×0.6 A×60 s648 J

(3)R0的功率与电路的总功率之比:

要使这个比值尽量大,R0应尽量大,同时与R0串联的定值电阻阻值尽量小,故开关接触点1R0R1串联,

电压表最大可测15 V的电压,当S接触点1时,R0的阻值有最大值,此时R1两端电压为18 V15 V3 V,电流:

I0.25 A

R0max60 Ω

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