时可以确定电压表示数、电流表示数以及电路中总功率的变化.
15.灯L1标有“8V 16W”,灯L2标有“12V 36W”,假设两灯电阻不随温度变化。现将两灯串联后接在电压为U的电路中,要保证两灯上的实际电压都不超过其额定电压,则电压U的最大值是( )
A. 14伏 B. 16伏 C. 18伏 D. 20伏 【答案】B
【解析】【解答】由P=UI知道,两灯泡的额定电流分别是:I1 =P1/U1=16W/8V=2A,I2 =P2/U2=36W/12V=3A,由I=U/R知道两灯泡的电阻分别是:R1 =U1/I1=8V/2A=4Ω,R2 =U2/I2=12V/3A=4Ω,因为串联电路中各处的电流相等,所以,两灯泡串联时,电路允许通过两灯泡的最大电流I=I1 =2A,又因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路两端允许加的最大电压是:U=I(R1 +R2)=2A×(4Ω+4Ω)=16V, 故答案为:B。
【分析】两灯泡串联时电路中的最大电流为两灯泡额定电流中较小的、两灯泡并联时电路的最大电压为两灯泡额定电压中较小的据此结合欧姆定律计算即可.
16.图是某家用电热器内部电路结构图,其中R1 、R2 为加热电阻丝(R1 >R2 )。下列关于电阻丝的四种连接方式,可使电热器提供不同的发热功率,其中大小说法正确的是( )
A. 甲的连接方式干路电流最小 B. 乙的连接方式总电阻最小 C. 丙的连接方式消耗电能最多 D. 丁的连接方式发热功率最大 【答案】D
【解析】【解答】由图示可知,甲种接法时,只有电阻R2连入电路;乙种接法时,两电阻是串联的;丙种接法时,只有电阻R1连入电路;丁种接法时,两电阻并联;故可知丁种接法时总电阻最小,消耗的电能最多,发热功率最大,BC不符合题意,D符合题意;乙种接法总电阻最大,干路中的电流是最小的,A不符合题意; 故答案为:D。
【分析】先根据四种不同连接方式确定电路的连接情况,从而判断电路中电阻大小,由欧
姆定律判断电路中电流大小,当电源电压不变,由P=判断电路消耗电功率大小,由W=Pt分析消耗电能的多少.
17.如图所示,在“探究电功率跟电压的关系”实验中,将小灯泡L1:“2.5V 0.3A”和L2:“3.8V 0.3A”串联,下列说法正确的是( )
A. L1和L2串联的主要目的是使两灯泡电流和通电时间都相同 B. 如果电源电压可调,两灯泡可以同时正常发光
C. 闭合开关后,“3.8V 0.3A”的小灯泡更亮,因为其额定功率大 D. 通过此实验现象和数据能探究出电功率跟电压的定量关系 【答案】B
【解析】【解答】解:
A、电功率与电压和电流有关,在探究电功率跟电压的关系时应控制电流相等,由串联电路的电流特点可知,L1和L2串联的主要目的是使两灯泡电流相等,故A错误;
B、由题知,两灯的额定电压都是0.3A,两灯串联时,若电源电压可调,当电路中电流达到0.3A,达到它们的额定电路,则两灯都能正常发光,故B正确;
C、灯泡的亮度是由其实际功率决定的,所以闭合开关后,“3.8V 0.3A”的小灯泡更亮,是因为它的实际功率大,故C错误;
D、由图知,两电压表分别测两灯的电压,只能通过灯泡的亮度判断其电功率的大小,并不能测出电功率的确切值,也就无法得出电功率和电压间的定量关系,故D错误. 故选B.
【分析】(1)电功率与电压和电流有关,由控制变量法分析两灯串联的目的;(2)由串联电路的电流特点和两灯的额定电压和额定电流分析解答;(3)灯泡的亮度是由其实际功率决定的;(4)由电路知,有电压表只能测出两个灯泡的电压,由此分析解答.
18.课外兴趣小组活动时,某校两同学通过实验研究小灯泡的电功率跟两端电压的关系,已知小灯泡的额定电压为2.5伏、额定功率为0.75瓦.小明同学设计了如图甲所示的电路进行研究,他先测出若干组电压和电流值,再由公式P=UI,求得对应的功率,并作出功率
随电压变化的图线a.小红同学设计了如图乙所示的电路进行研究,她先由R= 计算出
小灯泡的电阻R,再测出若干个电压值,最后根据P= ,求得对应的功率,也作出功率随电压变化的图线b.则下列反映了他们的实验结果的图线是( )
A. B.
C.
【答案】 B
D.
额
【解析】【解答】(1)∵P=U2/R , ∴灯泡正常发光时的电阻R=U2额/P
2/0.75W≈8.3Ω;由题意知:P
甲
=(2.5V)
=U2/R和P乙 =U2/8.3Ω,由此可见,电功率P关于电压U的二
次函数(跟y=ax2 +bx+c,且a>0,b=0,c=0时相符合),故图象是经过原点开口向上的抛物线,CD不符合题意;(2)∵P甲 =U2/R和P乙 =U2/8.3Ω,灯泡电阻R随温度升高而变大,∴①当小灯泡两端电压U<2.5V时,小灯泡在低于额定电压下工作,它的电阻R<8.3Ω,则P甲 >P乙 ,此时抛物线a在抛物线b的上方. ②当小灯泡两端电压U=2.5V时,小灯泡在额定电压下工作,它的电阻R=8.3Ω,则P甲 =P乙 =0.75W,且此时两抛物线相交; ③当小灯泡两端电压U>2.5V,小灯泡在高于额定电压下工作,它的电阻R>8.3Ω,则P甲 <P乙 ,此时抛物线a在抛物线b的下方。综上所述,B图中的图线反映了他们的实验结果,A不符合题意,B符合题意. 故答案为:B.
【分析】根据电功率的计算公式求电功率和电阻,当温度升高时,电阻变大,电功率变化明显.
19.如图甲所示,额定电压为6V的灯泡L与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压一定。滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端时,灯泡L的I-U图象如图乙所示,以下说法正确的是( )
A. 灯泡正常发光时的电流为0.5A B. 灯泡两端的电压为3V时,它消耗的电功率为1.5W
C. 滑动变阻器最大值为10Ω D. 当变阻器接入电路的阻值为2.5Ω时,灯泡的实际功率为3.2W 【答案】D
【解析】【解答】A、由图乙知,当灯泡两端的电压为6V时,灯泡的电流为1A,A不符合
题意;
B、由图乙知,当灯泡两端的电压为3V时,灯泡中的电流大于0.5A,由P=UI可知,此时灯泡消耗的电功率大于1.5W,B不符合题意;C、由乙图知,当变阻器滑连入电阻最大时,电路中电流最小为0.5A,灯泡两端的电压是1.5V,根据串联电路的分压规律可知滑动变阻器分压U滑=6V-1.5V=3.5V,则R
=
C不符合题意;D、当变阻器阻值为
最大
零时,灯泡两端的电压等于6V,可知电源电压为6V;设灯泡两端的电压为U,此时电阻为
R,根据题意可知: ————①, =3.2W ————②,联立①②解得U=
2V或U=4V,根据灯泡的实际功率,U=2V时,其实际功率小于3.2W,不符合题意,所以U=4V,代入②得R=5Ω,D符合题意。 故答案为:D。
【分析】运用图象法解答问题的一般步骤是: (1)明确图象中横纵坐标表示的物理量分别是什么; (2)注意认清横坐标和纵坐标上最小分格的数值大小和单位; (3)明确图象所表示的物理意义;
(4)根据图象对题目提出的问题作出判断,得到结论.
20.新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率,在生活中广泛应用,图甲是PTC调试工作电路,R0是保护电阻,阻值恒定;R1是PTC电阻,阻值随温度变化的图像如图乙所示。闭合开关S,当温度从20°C升高到120°C的过程中( )
A. 电流表示数先变小后变大 B. 电压表示数先变大后变小
C. 电压表与电流表示数的比值先变小后变大 D. 保护电阻消耗的功率先变小后变大 【答案】 C
【解析】【解答】A.甲中,两电阻串联,电压表测R1的电压,电流表测电路的电流,由图乙知,当温度从20℃升高到100℃的过程中电阻R1变小,从100℃升高120℃的过程中电阻R1变大,则根据串联电阻的规律,总电阻先变小后变大,由欧姆定律可知,电路中的电流先变大后变小,即电流表示数先变大后变小,A不符合题意;B.电路中的电流先变大后变小,根据U=IR可知,定值电阻R0的电压先变大后变小,由串联电路电压的规律可知,R1的电压先变小后变大,即电压表示数先变小后变大,B不符合题意;C.根据欧姆定律可知,电压表与电流表的比值等于PTC电阻R1的阻值,所以电压表与电流表的比值先变小后变大,C符合题意;D.因电路中的电流先变大后变小,根据P=I2R0可知,R0消耗的功
率先变大后变小,D不符合题意。 故答案为:C
【分析】结合电路图,理清元件的连接方式及电表的测量对象,由图乙知,温度升高时电阻R1先变小后变大,根据串联电阻的规律和欧姆定律分析电流表示数变化;根据U=IR确定定值电阻的电压变化,由串联电路电压的规律得出电压表示数变化;同理,根据欧姆定律,电压表与电流表的比值即热敏电阻大小,再根据P=I2R分析R0消耗的功率变化情况.