题目内容

【题目】如图1示,电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”,在AB间接入规格为“12V 12W”的灯泡,闭合开关,当变阻器的五分之一阻值连入电路时,灯泡正常发光.
(1)求灯泡正常工作时通过的电流和电源电压.
(2)R0是如图2示的Ra和Rb之间任意取值的电阻,当在AB间接入电阻R0后,闭合开关,在保证电路安全的情况下,将滑片P从最右端向左滑动的过程中,电流表示数均出现过0.4A(电流表选择0﹣0.6A量程),求R0的取值范围及电压表示数的最大值和最小值.

【答案】
(1)解:在AB之间接入灯泡时,灯泡L与 R串联时,灯泡正常发光,

因串联电路中各处的电流相等,

所以,由P=UI可得,通过灯泡的电流即电路中的电流:

I=IL= = =1A;

由I= 可得,滑动变阻器两端的电压:

UR=I× R=1A× ×30Ω=6V,

因串联电路中总电压等于各分电压之和,

所以,电源的电压:

U=UL+UR=12V+6V=18V


(2)解:由图2可知,当Ia=Ib=2A时,Ua=20V,Ub=50V,则两电阻的阻值分别为:

Ra= = =10Ω,Rb= = =25Ω,

当电流表的示数为0.4A时,电路中的总电阻:

R= = =45Ω,

当滑动变阻器的滑片位于最右端时,R0的阻值最小,

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,

所以,R0的最小阻值:

R0=R﹣R=45Ω﹣30Ω=15Ω,

又因R0是Ra和Rb之间任意取值的电阻,所以,R0的最大阻值:

R0=Rb=25Ω,

所以,R0的取值范围为15Ω~25Ω;

当R0=15Ω,滑动变阻器的滑片位于最右端时(变阻器接入阻值最大),电压表的示数最大,则电压表的最大示数UR=I′R=0.4A×30Ω=12V;

当R0=25Ω,电路中的电流最大为0.6A时,R0两端的电压最大,电压表的示数最小,

此时R0两端的最大电压U0=IR0=0.6A×25Ω=15V,

则电压表的最小示数UR=U﹣U0=18V﹣15V=3V.


【解析】(1)在AB之间接入灯泡时,灯泡L与 R串联,此时灯泡两端的电压和额定电压相等,根据P=UI求出通过灯泡的电流即为电路中的电流,根据欧姆定律求出变阻器两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电源的电压;(2)根据图2读出数据,根据欧姆定律求出Ra和Rb的阻值,根据欧姆定律求出电流表的示数为0.4A时电路中的总电阻,当滑动变阻器的滑片位于最右端时R0的阻值最小,根据电阻的串联求出R0的最小阻值,R0是Ra和Rb之间任意取值的电阻,据此求出R0的取值范围;当R0=15Ω且滑动变阻器的滑片位于最右端时电压表的示数最大,根据欧姆定律求出电压表的最大示数;当R0的阻值最大且电路中的电流最大时电压表的示数最小,根据欧姆定律求出R0两端的电压,根据串联电路的电压特点求出电压表的最小示数.
【考点精析】认真审题,首先需要了解欧姆定律及其应用(欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR)).

练习册系列答案
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【题目】小明和小华测量定额电压为2.5V的小灯泡的额定功率
(1)①图甲是他们连接的部分电路请用笔画线代替导线将电路连接完整. ②闭合开关前,应将滑动变阻器处在最(填写“左”或“右”)端.
③闭合开关后,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,小明找来一根完好的导线,一端连在电源负极,另一端触碰接线柱A、B、C,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,若电路中只有一处故障,且各器材,导线均完好,则电路故障可能是
④排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,当电压表为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为W.
(2)小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值,请教老师后得知这是电表的电阻,为了在接好的图甲中较准确的测量出小灯泡的电功率,他们对电压表的负接线柱应该接在C处还是D处进行了探究,他们将开关闭合,移动滑动变阻器的滑片使灯泡发光,不添加器材,请你说出接下来的操作及判断方法. ①操作
②如何判断:
(3)小明和小华重新设计了一种测量小灯泡额定功率的电路,如图丙所示,电源电压保持3.5V不变,R0为阻值为10Ω的定值电阻,连接好电路后进行如下操作: ①断开开关S2 , 闭合开关S和、S1 , 移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S1 , 闭合开关S、S2 , 读出电压表示数为2.6V;
小灯泡的额电功率为W(计算结果保留两位小数).

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