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某物理兴趣小组同学设计了如图甲所示的电路图进行实验探究 电源为可调压直流学生电源

时间:2021-08-26 03:21:36

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某物理兴趣小组同学设计了如图甲所示的电路图进行实验探究 电源为可调压直流学生电源

问题补充:

某物理兴趣小组同学设计了如图甲所示的电路图进行实验探究,电源为可调压直流学生电源,电压表量程为“0~15V”,电流表量程为“0~0.6A”,小灯泡标有“6V1.2W“字样,R0为20Ω的定值电阻.小组根据记录的电流表和电压表示数变化,描绘出U-I关系图,如图乙所示.则:

(1)灯泡正常发光时的电阻为多少?

(2)当电压表示数为2V时,通过R0的电流为多少?每分钟电阻R0产生的热量是多少?

(3)调节电源电压,小灯泡与定值电阻R0消耗的总功率为0.8W时,小灯泡的实际电功率为多少?

答案:

解:

(1)∵U额=6V,P额=1.2W,

∴灯泡正常发光时的电阻为:R===30Ω.

答:灯泡正常发光时的电阻为30Ω.

(2)从甲图可知,小灯泡与电阻R0并联,

当电压表的示数为2V,即U=UL=U0=2V,

而R0=20Ω,

∴通过R0的电流为:I0===0.1A,

又∵t=1min=60s,

∴每分钟电阻R0产生的热量为:Q=I02R0t=(0.1A)2×20Ω×60s=12J.

答:当电压表示数为2V时,通过R0的电流为0.1A,每分钟电阻R0产生的热量是12J.

(3)当电路消耗的总功率为0.8W,从乙图中可以看出,电流表和电压表的示数为0.4A和2V;

此时通过定值电阻R0的电流为:I0′===0.1A,

通过灯泡的电流为:IL′=I-I0′=0.4A-0.1A=0.3A,

∴灯泡的实际功率为:PL实=U′IL′=2V×0.3A=0.6W.

答:灯泡消耗的实际功率为0.6W.

解析分析:(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,可利用公式R=计算出灯泡正常发光时的电阻.

(2)从甲图可知,小灯泡与电阻R0并联,电压表测量的是电源电压,根据并联电路电压的特点可以知道各支路两端电压,知道电阻R0的阻值,所以根据即可求出通过电阻R0的电流,又知道通电时间,可利用公式Q=I2Rt计算每分钟电阻R0产生的热量.

(3)从乙图中读出电路消耗的功率为0.8W时,对应的电压表和电流表示数,进而可求出通过定值电阻的电流大小,根据并联电路的电流特点,进一步可求出通过灯泡的电流大小,然后根据P=UI计算出其实际功率.

点评:知道并联电路的特点,会根据电功率的计算公式计算电阻和实际功率,并且能够熟练应用欧姆定律.

要注意的是,在(3)题中,若直接根据灯泡正常发光时的电阻进行计算,就忽略掉了温度对于灯丝阻值的影响,这样的解法是不正确的.

某物理兴趣小组同学设计了如图甲所示的电路图进行实验探究 电源为可调压直流学生电源 电压表量程为“0~15V” 电流表量程为“0~0.6A” 小灯泡标有“6V1.2W

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