题目内容

15.如图所示电路,电源电压恒为12V,电阻R1的阻值为5Ω,滑动变阻器R2上标有“10Ω 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,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,电流表的示数是1A,求滑动变阻器R2接入电路的阻值.

分析 (1)当开关S1、S2、S都闭合时,L与R2并联,额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,根据Q=W=Pt求出
小灯泡L在5min内产生的热量;
(2)当开关S1、S2、S都闭合时,电流表测干路电流,根据P=UI求出通过L的电流,根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流,利用P=UI求出R2消耗的电功率;
(3)当开关S1,S2都断开,S闭合时,R1与R2串联,根据欧姆定律求出电流表的示数是1A时电路中的总电阻,根据电阻的串联求出滑动变阻器R2接入电路的阻值.

解答 解:(1)当开关S1、S2、S都闭合时,L与R2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,
所以,小灯泡的电功率PL=6W,
则小灯泡L在5min内产生的热量:
QL=WL=PLt=6W×5×60s=1800J;
(2)当开关S1、S2、S都闭合时,电流表测干路电流,
由P=UI可得,通过灯泡L的电流:
IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R2的电流:
I2=I-IL=2A-0.5A=1.5A,
则R2消耗的电功率:
P2=UI2=12V×1.5A=18W;
(3)当开关S1、S2都断开,S闭合时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,
由I=$\frac{U}{R}$可得,电路中的总电阻:
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{1A}$=12Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器R2接入电路的阻值:
R2=R-R1=12Ω-5Ω=7Ω.
答:(1)当开关S1、S2、S都闭合时,小灯泡L在5min内产生的热量为1800J;
(2)当开关S1、S2、S都闭合,电流表的示数为2A时,R2消耗的电功率为18W;
(3)当开关S1、S2都断开,S闭合时,电流表的示数是1A,滑动变阻器R2接入电路的阻值为7Ω.

点评 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式的应用,分清电路的连接方式是解题的基础和关键.

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