题目内容

14．如图所示，灯L上标有“12V，3.6W”，定值电阻R1的阻值为18Ω，滑动变阻器R2上标有“50Ω，1A”．求：
（1）灯L正常发光时的电阻？
（2）当S1、S2均闭合，灯L正常发光，电流表、电压表的量程分别为0～3A，0～15V，在保证电路安全的前提下，电流表示数的最大值为多少？
（3）当S1、S2均断开时，电流表、电压表的量程分别改接为0～0.6A，0～3V，在保证电路安全的前提下，R1消耗的功率范围为？

分析 （1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算灯L正常发光时的电阻；
（2）当S1、S2均闭合，L与R2并联，灯L正常发光，电流表测干路电流、电压表测电源电压，由电路特点和电流表量程可知，电流表的最大值；
（3）当S1、S2均断开时，R1与R2串联，电流表测电路中电流、电压表测R2两端电压．
在保证电路安全的前提下，由串联电路特点和欧姆定律计算电路中最大电流，根据P=I2R求出R1消耗的最大功率；
当电压表的示数最大时电路中的电流最小，R1的电功率最小，根据串联电路的特点和欧姆定律求出R1两端的电压，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R1消耗的最小功率，从而得到R1消耗的功率范围．

解答 解：
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得灯L正常发光时的电阻：
RL=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（12V）^{2}}{3.6W}$=40Ω；
（2）由图知，当S1、S2均闭合，L与R2并联，灯L正常发光，
所以电源电压U=U额=12V，
滑动变阻器R2上标有“50Ω，1A”，所以滑动变阻器允许通过最大电流1A，
由欧姆定律可得灯泡此时的电流：IL=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{12V}{40Ω}$=0.3A，
电流表测干路电流，电流表的量程为0～3A，由并联电路的电流特点可得电流表的最大值为：
I最大=I滑最大+IL=1A+0.3A=1.3A；
（3）当S1、S2均断开时，R1与R2串联，电流表测电路中电流、电压表测R2两端电压，
当滑片在左端时，R2连入阻值为0，此时电路中电流：I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{12V}{18Ω}$=$\frac{2}{3}$A，
串联电路中电流处处相等，电流表量程0-0.6A，所以电路中电流最大为：I最大=0.6A，
R1消耗的最大功率：P1最大=I最大2R1=（0.6A）2×18Ω=6.48W；
电压表量程0-3V，当电压表示数最大时，变阻器连入阻值最大，电流最小，R1的电功率最小，
由串联电路特点可知此时R1两端电压：U1最小=U-U2最大=12V-3V=9V，
R1消耗的最小功率：P1最小=$\frac{{{U}_{1最小}}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（9V）^{2}}{18Ω}$=4.5W．
所以R1消耗的功率范围为：4.5W～8W．
答：（1）灯L正常发光时的电阻为40Ω；
（2）当S1、S2均闭合，在保证电路安全的前提下，电流表示数的最大值为1.3A；
（3）当S1、S2均断开时，在保证电路安全的前提下，R1消耗的功率范围为4.5W～6.48W．

点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据正确分析电路在开关处于不同状态下电路的结构，根据电表量程分析R1什么情况下有最小和最大功率值．

练习册系列答案
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随着科技的发展，机器人越来越多的进入了我们的生活。如图所示，在昆明某餐厅就出现了机器人服务员。当客人坐下后，机器人双手奉上菜单且向客人问好，随后机器人会亲自为客人端上可口的饭菜。此外，该机器人还会跳舞，更让人赞叹的是该机器人每天工作十多个小时，只需充电一次，充电一次的电费仅为二元左右。写出上述情景中涉及到的物理现象和对应的物理知识。

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物理现象：_____________________；物理知识：_____________________。

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（2）请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)______。

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①由图像可以得出结论：电压一定时，___________________________________。

②上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，断开开关，取下5Ω的电阻，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，接下来他应该进行的操作是：向______移动滑片（选填“左”或“右”），使电压表示数为_______ V时，读出电流表的示数。

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19．小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验．
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