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物理必考某科学兴趣小组的同学在实验室发现一个有趣的元件:透明玻璃壳内

2024-01-17 12:23:20信息公告159

某科学兴趣小组的同学在实验室发现一个有趣的元件(如图甲所示):透明玻璃壳内有一个标有“6V 3.6W”字样的小灯泡L(阻值不变)和一个由一种半导体材料制成的导体R0,A、B、C是其外露的三个接线柱.为进一步了解导体R0的某些特征,他们使用了如图乙所示电源电压恒为6V的实验装置,把导线M、N分别与A,C接线柱相连,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,测得了一组电流表和电压表的读数,并绘制成图丙所示曲线.Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(1)小灯泡L的电阻和它正常工作时的电流是多少?Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(2)小明同学在原来连线的基础上,再用导线连接A、B两个接线柱,闭合开关S,把滑片P移到a端,此时电流表的示数是多少安培?Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(3)若把导线M、N分别接到A、B接线柱上,闭合开关S,把滑片P移到a端,则小灯泡消耗的电功率为多少?

试题答案

解:(1)灯泡的电阻:Gzk物理好资源网(原物理ok网)

RL===10Ω,Gzk物理好资源网(原物理ok网)

灯正常工作时的电流:Gzk物理好资源网(原物理ok网)

IL===0.6A;Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(2)由图象可知,当U=6V时,通过R0的电流为I0为0.6A,Gzk物理好资源网(原物理ok网)

则I=IL+I0=0.6A+0.6A=1.2A;Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(3)此时灯和半导体元件组成串联电路,U=IRL+U,Gzk物理好资源网(原物理ok网)

查半导体的I-U曲线可知,只有当U0=4V时,I=0.2A,上述等式成立,Gzk物理好资源网(原物理ok网)

则此时小灯功率为PL=ULI=(U-U0)I=(6V-4V)×0.2A=0.4W.Gzk物理好资源网(原物理ok网)

答:(1)小灯泡L的电阻为10Ω,正常工作时的电流为0.6A;Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(2)此时电流表的示数为1.2A;Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(3)小灯泡消耗的电功率为0.4W.Gzk物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)由灯的铭牌可知额定电压和额定功率,根据R=求出灯丝电阻,利用欧姆定律求出灯正常工作时的电流;Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(2)再用导线连接A、B两个接线柱,闭合开关S,把滑片P移到a端时,电阻R0和灯L并联,此时灯泡正常工作,通过灯泡的电流和额定电流相等,再从图中找出当电压为6V时通过R0的电流值I0,利用并联电路的电流特点求电流表的示数;Gzk物理好资源网(原物理ok网)

(3)把导线M、N分别接到A、B接线柱上,闭合开关S,把滑片P移到a端时,电阻R0和灯L串联,根据串联电路的电压特点和欧姆定律确定电路中的电流,再利用P=UI求出小灯泡消耗的电功率.Gzk物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题考查了学生对灯铭牌的理解和运用、电路动态分析、串并联电路的特点,欧姆定律、电功率的计算,是一道较难的题目.Gzk物理好资源网(原物理ok网)