题目内容
【题目】如图,电源电压恒为4.5V,灯泡L上标有“2.5V 1.25W”字样,滑动变阻器R2上标有“15Ω 1A”字样,定值电阻R1阻值为5Ω,电流表量程为0~3A,电压表量程为0~3V,不计温度对灯丝电阻的影响。求:
(1) 灯泡正常工作时电阻为多大;
(2) 当开关S、S1、S2闭合,S3断开时,电路最小总功率为多大;
(3) 当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围。
【答案】(1) 5Ω;(2) 5.4W;(3) 4Ω~10Ω。
【解析】
(1)根据P=得,灯泡正常工作时电阻:
RL=;
(2) 当开关 S、S1、S2 闭合,S3 断开时,灯泡 L被短路,定值电阻R1与滑动变阻器R2 并联,当滑动变阻器R2的阻值最大为15Ω时,电路总电流最小,电路总功率最小,通过 R1的电流:
I1=
通过滑动变阻器R2的电流:
I2=
电路最小总功率:
P最小=UI=U×(I1+I2)=4.5V×(0.9A+0.3A)=5.4W;
(3)当开关S、S3闭合,S1、S2 断开时,R1断路,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电压表测滑动变阻器R2两端电压,灯泡的额定电流:
I额=
因为灯泡额定电流I额=0.5A,电流表量程为 0~3A,滑动变阻器标有“15Ω 1A”字样,所以在确保电路元件安全的情况下,电路中最大电流为 I最大=I额=0.5A,此时滑动变阻器 R2阻值最小,则电路最小总电阻:
R最小=
滑动变阻器R2最小阻值:
R2最小=R最小﹣RL=9Ω﹣5Ω=4Ω
因为电压表量程为 0~3V,所以在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器两端电压最大为 U2=3V 时,此时滑动变阻器阻值最大,此时电路中电流:
I最小=
滑动变阻器R2最大阻值:
R2最大=
综上所述滑动变阻器的阻值范围为4Ω~10Ω。
答:(1) 灯泡正常工作时电阻为5Ω;
(2) 电路最小总功率为5.4W;
(3) 在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围为4Ω~10Ω。
【题目】小燕同学做“用电流表、电压表测电阻”的实验,电源电压保持不变,实验器材齐全且完好。她按图(a)所示电路连接器材,实验步骤正确,闭合开关后,观察到电压表恰好满刻度。经过思考后,她断开开关,决定不更换电表量程,仅适当调整电路来完成实验。将滑片移至某一端后闭合开关,此时电流表示数为0.46A;移动滑片至某位置时,观察到电压表、电流表示数如图(b)、(c)所示;将滑片移至另一端时,电压表、电流表示数与图(b)、(c)相比均偏转了2小格。
(1)实验中的电源电压为_____伏,滑动变阻器的最大电阻值为_______欧。
(2)请将下表填写完整(计算电阻时,精确到0.1欧)。
物理量 序号 | 电压UX(伏) | 电流IX(安) | 电阻RX(欧) | 电阻RX平均值(欧) |
1 | ________ | ______ | ||
2 | ________ | _______ | ||
3 | ________ | 0.46 | _________ |