题目内容
如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L上标有“6V 3W”字样,已知R1=12Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω,电流表量程为0-0.6A,电压表量程为0-3V,灯泡电阻不随温度变化,求:
(1)闭合S1、S2,断开S3,滑动变阻器滑片在最右端时,电路的总电阻是多少?
(2)保持滑片P不动,断开S1、S2、S3,此时灯泡的实际功率为0.75W,求电源电压是多大?
(3)只闭合S3,要保证电路中各元件安全,求滑动变阻器R2的取值范围.
(1)闭合S1、S2,断开S3,滑动变阻器滑片在最右端时,电路的总电阻是多少?
(2)保持滑片P不动,断开S1、S2、S3,此时灯泡的实际功率为0.75W,求电源电压是多大?
(3)只闭合S3,要保证电路中各元件安全,求滑动变阻器R2的取值范围.
(1)闭合S1、S2,断开S3,滑动变阻器滑片在最右断时时,电阻R1与滑动变阻器R2的全部阻值并联,
∵
=
+
,∴并联电阻R并=
=
=7.5Ω;
(2)∵P=
,∴灯泡电阻RL=
=
=12Ω,
断开S1、S2、S3时,灯泡与滑动变阻器串联,
∵P=I2R,∴此时电路电流I=
=
=0.25A,
电源电压U=I(R2+RL)=0.25A×(20Ω+12Ω)=8V;
(3)只闭合S3时,灯泡与滑动变阻器串联,
∵P=UI,∴灯泡额定电流I=
=
=0.5A,
电流表量程是0~0.6A,则电路最大电流I最大=0.5A,
∵I=
,
∴灯泡两端电压UL=I最大RL=0.5A×12Ω=6V,
此时滑动变阻器电压最小,U滑最小=U-UL=8V-6V=2V,
滑动变阻器接入电路的最小值R滑最小=
=
=4Ω,
当电压表示数是3V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,
此时灯泡两端的电压UL′=U-U滑最大=8V-3V=5V,
此时电路电流I′=
=
=
A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑最大=
=
=7.2Ω,
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω≤R滑≤7.2Ω.
答:(1)电路的总电阻是7.5Ω.
(2)电源电压是8V.
(3)滑动变阻器R2的取值范围是4Ω≤R滑≤7.2Ω.
∵
| 1 |
| R并 |
| 1 |
| R1 |
| 1 |
| R2 |
| R1R2 |
| R1+R2 |
| 12Ω×20Ω |
| 12Ω+20Ω |
(2)∵P=
| U2 |
| R |
| ||
| PL额 |
| (6V)2 |
| 3W |
断开S1、S2、S3时,灯泡与滑动变阻器串联,
∵P=I2R,∴此时电路电流I=
|
|
电源电压U=I(R2+RL)=0.25A×(20Ω+12Ω)=8V;
(3)只闭合S3时,灯泡与滑动变阻器串联,
∵P=UI,∴灯泡额定电流I=
| PL额 |
| UL额 |
| 3W |
| 6V |
电流表量程是0~0.6A,则电路最大电流I最大=0.5A,
∵I=
| U |
| R |
∴灯泡两端电压UL=I最大RL=0.5A×12Ω=6V,
此时滑动变阻器电压最小,U滑最小=U-UL=8V-6V=2V,
滑动变阻器接入电路的最小值R滑最小=
| U最小 |
| I最大 |
| 2V |
| 0.5A |
当电压表示数是3V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,
此时灯泡两端的电压UL′=U-U滑最大=8V-3V=5V,
此时电路电流I′=
| UL′ |
| RL |
| 5V |
| 12Ω |
| 5 |
| 12 |
此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑最大=
| U滑最大 |
| I′ |
| 3V | ||
|
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω≤R滑≤7.2Ω.
答:(1)电路的总电阻是7.5Ω.
(2)电源电压是8V.
(3)滑动变阻器R2的取值范围是4Ω≤R滑≤7.2Ω.
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