题目内容
【题目】实验室里有一个标有“6V 3W”的小灯泡L1和一个标有“6V”的小灯泡L2,将它们连接到图甲所示电源电压可调的电路中,其中通过L2的电流与电压的关系如图乙所示,电流表、电压表均使用大量程(0~3A,0~15V),开关均闭合时,滑片P置于最右端时,调节电源电压使小灯泡L2正常发光,电流表的示数为1.3A。求:
(1)L2正常发光时的电阻。
(2)滑动变阻器的最大电阻。
(3)在一个小灯泡正常发光的条件下,电源电压的调节范围。
【答案】(1)6Ω;(2)20Ω;(3)6V-16V
【解析】
(1)由图乙得到小灯泡L2正常发光时,U2=6V,I2=1A, L2正常发光时的电阻R2==6Ω;
(2)由图可知,闭合开关S1、S2、S3,滑片P置于最右端时,滑动变阻器的最大阻值与灯泡L2并联,电流表测干路电流,并联电路中各支路两端的电压相等,且小灯泡L2正常发光,所以电源的电压:U=U1=6V, 并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过滑动变阻器的电流:I滑=I-I1=1.3A-1A=0.3A,滑动变阻器的最大阻值:R滑大=20Ω;
(3)①L1的阻值R1==12Ω,通过L1的额定电流I1==0.5A,
串联电路电流相等,所以电路中最大电流为0.5A,由乙图可知当电流为0.5A时,L2两端的电压为2V,所以电源电压U=U1+U2=6V+2V=8V;
②只闭合开关S1时,L1与滑动变阻器串联,L1正常发光时的电流I1=0.5A,L1的阻值为R1=12Ω,总电阻最大值R总最大=12Ω+20Ω=32Ω,电路中总电阻变化范围为12Ω-32Ω,电源电压最小值U=IR=0.5A×12Ω=6V,最大值U=IR=0.5A×32Ω=16V,故电源电压的调节范围为6-16 V;
③闭合S1、 S2,断开S3,滑动变阻器与L2并联再与L1串联,电路的总电阻最小值为12Ω,最大值为12Ω+20Ω=32Ω,也在12Ω-32Ω范围内,所以电压范围也在第②种情况的范围之内;
④当闭合S2和S3时,只有L2接入电路,电源电压为6V时,L2正常发光;
⑤当开关全闭合时,滑动变阻器与L2并联,电源电压为6V,L2正常发光;
综上所述电源电压的调节范围为6V-16V。
答:(1)L2正常发光时的电阻是6Ω;
(2)滑动变阻器的最大电阻是20Ω;
(3)在一个小灯泡正常发光的条件下,电源电压的调节范围是6V-16V。