有两只灯泡a和b,a灯标有“110V 100W”,b灯标有“110V 40W”,另有一个可变电阻R,为了能使两只灯泡在接入220V的电路后都能正常发光,且电路消耗的功率最小,应当使用如图所示电路中的
A.
B.
C.
D.
试题答案
C
试题解析
(1)根据串联电路各处电流相等特点可知,电压相等时,电阻也要相等.
(2)已知电源电压相等,根据公式P=可知,电路中电阻越大.消耗的功率就越小,先根据公式R=分别求出灯泡a和灯泡b的电阻,再求出C图总电阻和D图总电阻,进行比较,即可得出结论.
解答:根据公式P=可知,灯泡a的电阻Ra===121Ω,灯泡b的电阻Rb===302.5Ω.
A、图是灯泡a和可变电阻R串联后又和灯泡b并联,然后接到220V的电源上,灯泡b 两端的电压220V大于其额定电压,所以不能正常工作,故A不正确;
B、是灯泡a和可变电阻R并联后又和灯泡b串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡a与可变电阻R并联后和灯泡b的电阻相等;但并联电路中,电阻越并越小,小于任何一个分电阻,所以此电路中灯泡a和灯泡b也不能正常工作,故B不正确
C、是灯泡b和可变电阻R并联后又和灯泡a串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡b与可变电阻R并联后和灯泡a的电阻相等;串联电路,电阻越串越大;可以使灯泡a和灯泡b正常工作;所以R总=2Ra=2×121Ω=242Ω;
D、是灯泡a和灯泡b并联后又与可变电阻R串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡a与灯泡b的并联后和可变电阻R的阻值相等;由公式=+得灯泡b和灯泡a并联后的电阻R≈86.4Ω,故D图的总电阻为R总=2R=2×86.4Ω=172.8Ω;
根据公式P=可知,电路电阻越大.消耗的功率就越小,比较C图和D图可知,C图的总电阻大,消耗的功率最小,
故选C.
点评:本题考查电功率的计算和串、并联电路电阻的计算,关键是电功率公式及其变形的灵活运用,重点知道串联电路总电阻大于任何一个串联的电阻,并联电路的总电阻小于任何一个并联的电阻.
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