Question

（9分）如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R₁的阻值为5，滑动变阻器R₂上标有“10  3A”的字样，小灯泡L上标有“12V  6W”的字样，电流表的量程为0――3A。

（1）当开关S₁、S₂、S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量；
（2）当开关S₁、S₂、S都闭合时，电流表的示数为2A时，求R₂消耗的电功率；
（3）当开关S₁、S₂都断开，S闭合时，为了确保测量准确，要求电流表示数不小于其量程的1/3，求滑动变阻器R₂接入电路的最大阻值。

Answer 1

（1）1800J．（2）18W．（3）7Ω．

解析试题分析：（1）当开关S₁，S₂，S都闭合时，电路为L、R₂的并联电路，由于电源电压等于灯泡的额定电压，所以灯泡正常工作，根据Q=W=Pt求产生的热量；
当开关S₁，S₂，S都闭合时，电路为L、R₂的并联电路，
因为U=U_L=U_L额=12V，所以灯泡正常工作，则P_L=P_L额=6W，Q=W=Pt=6W×5×60s=1800J．
（2）当开关S₁，S₂，S都闭合，电流表测量干路电流，利用P=UI求出总功率，减去灯泡的实际功率就是R₂消耗的电功率．当开关S₁，S₂，S都闭合，电流表测量干路电流，
总功率P=UI=12V×2A=24W，因为灯泡正常工作，则P_L=6W，所以R₂消耗的电功率P₂=P-P_L=24W-6W=18W．
（3）当开关S₁，S₂都断开，S闭合时，电路为R₁与R₁串联；然后根据电流表的量程确定通过滑动变阻器的最小电流，从而进一步求出滑动变阻器接入电路的最大阻值．当开关S₁，S₂都断开，S闭合时，电路为R₁与R₂串联；
由串联电路的总阻值等于各电阻之和可知：当R₂最大时；R_max=R₁+R₂=5Ω+10Ω=15Ω；
根据欧姆定律可得：此时电流为I′=，为了确保测量准确，要求电流表示数不小于其量程的，所以I″_min=×3A=1A＞0.8A，最小电流为I_min=1A，由欧姆定律可得：U₁=I_minR₁=1A×5Ω=5V；因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R₂两端的电压：U₂=U-U₁=12V-5V=7V，
由欧姆定律可得：R₂=．
考点：欧姆定律