图甲中标有“2.7V”字样小灯泡的电流电压关系如图乙所示.定值电阻R1=10Ω.R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成(总长度为35cm),其中一段是铜导体,其电阻

时间:2024-04-30 11:58:42 5A范文网 浏览: 平时作业 我要投稿

问题描述:

图甲中标有“2.7V”字样小灯泡的电流电压关系如图乙所示.定值电阻R1=10Ω.R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成(总长度为35cm),其中一段是铜导体,其电阻可忽略不计,另两段导体的阻值与自身长度成正比,P是与R2接触良好并能移动的滑动触头.
(1)小灯泡正常发光时电阻多大?
(2)若只闭合S、S1时,电流表示数I与P向左移动距离x之间的关系如图丙所示.①当x=20cm时,电路消耗的电功率多大?②导体GH间电阻多大?
(3)若只闭合S与S2,为确保灯丝不被烧坏,滑片P向左移动距离x的变化范围?
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最佳答案

(1)由图乙知当灯泡两端的电压为2.7V时的电流为0.3A,
灯泡的电阻为:R=

U
I
=
2.7V
0.3A
=9Ω;
(2)只闭合S、S1时R1与R2串联,由图丙可知当滑片在E处时电流最大为I=0.6A,所以电源电压U=IR=0.6×10Ω=6V;
①如图丙所示:当x=20cm处时,I=0.4A,
电路消耗的电功率:P=UI=2.4W 
②由图象可知当滑片在H点时的电流为0.2A;
R1两端的电压为:U1=IR1=0.2A×10Ω=2V
滑片在H点时的电阻为:RH=
UH
IH
=
6V-2V
0.2A
=20Ω;
滑片P从H端移到E端时出现拐点,由图象可知:
  GH=15cm,FG=25cm-15cm=10cm,EF=35cm-25cm=10cm
中间一段电流无变化,故FG是铜导线
由图象可知,当滑片P位于F点时,电路中电流 I=0.4A,则总电阻为 R总′=
U
I
=
6V
0.4A
=15Ω
则EF段电阻为 REF=R总′-R1=15Ω-10Ω=5Ω
EF导体每1cm的电阻为
10
=0.5Ω.
GH导体的电阻 RGH=REH-REF=20Ω-5Ω=15Ω;
(3)只闭合S、S1时灯泡与R2串联,当灯正常发光时灯两端电压为2.7V,
所以滑动变阻器U2=U-UL=6V-2.7V=3.3V,
滑动变阻器的电阻为:R2=
U2
I
=
3.3V
0.3A
=11Ω;
而REF=5Ω,RGH=15Ω,所以GH段接入电路电阻为11Ω-5Ω=6Ω,未接入电路部分电阻为9Ω,由GH=15cm、RGH=15Ω知,GH部分每1cm长电阻为1Ω,故x≤9cm.
答:(1)小灯泡正常发光时电阻9Ω;
(2)①当x=20cm时,电路消耗的电功率2.4W;②导体GH间电阻15Ω
(3)若只闭合S与S2,为确保灯丝不被烧坏,滑片P向左移动距离x的变化范围是x≤9cm.

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