题目内容

19．如图所示，已知R1=20Ω，电压表量程0～15V，电流表量程0～3A，滑动变阻器标有“40Ω，1A”字样．只闭合S3，滑片滑到某处时，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.5A；断开S2，闭合S1、S2时，灯泡正常发光；只闭合S2，变阻器连入电路的阻值为32Ω时，电流表的示数为0.3A．（电源电压不变，灯丝电阻不随温度变化）求：
（1）电源电压．
（2）灯泡的额定功率．
（3）只闭合S2，在电路安全的情况下，灯泡功率的变化范围．

分析 （1）根据串联电路的特点，利用U=IR求出R1两端电压，再求出电源电压；
（2）断开S3，闭合S1、S2时，根据灯泡的发光情况可知灯泡的额定电压；根据只闭合S2的电路情况求出灯泡的电阻，进而利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡在额定电压下工作时的电功率即额定功率；
（3）根据变阻器接入电路的最大值与最小值，求出电路中对应的电流值，利用P=I2R求灯泡的电功率．

解答 解：（1）只闭合S3，R1与变阻器串联，电压表测变阻器两端电压U滑=2V；
R1两端电压U1=IR1=0.5A×20Ω=10V，
电源电压U=U1+U滑=10V+2V=12V；
（2）由题可知，断开S3，闭合S1、S2时，灯泡正常工作，只有灯泡接入电路；
灯泡的额定电压U额=U=12V；
只闭合S2时，灯泡与R滑串联，电流表测电路电流I'=0.3A，
R串=$\frac{U}{I'}$=$\frac{12V}{0.3A}$=40Ω，
R灯=R串-R'滑=40Ω-32Ω=8Ω，
P额灯=$\frac{{U}_{额}^{2}}{8Ω}$=$\frac{（12V）^{2}}{8Ω}$=18W；
 （3）由图可知，只闭合S2时，灯泡与R滑串联，变阻器接入电路最大值为R大=40Ω，最小值R小=0Ω
当P于a端时，R小=0Ω，此时灯泡正常发光，
P灯大=P额=18W；
当P于b端时，R大=40Ω，
R总=R灯+R大=8Ω+40Ω=48Ω；
I总=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{12V}{48Ω}$=0.25A，
P灯小=I2总R灯=（0.25A）2×8Ω=0.5W；
即灯泡的功率变化范围为0.5W～18W．
答：（1）电源电压为12V；
（2）灯泡的额定功率为18W．
（3）只闭合S2，在电路安全的情况下，灯泡功率的变化范围为0.5W～18W．

点评 本题考查的欧姆定律的运用，要结合串联电路的有关特点，理解电路变化时电源电压不变，综合性较强．

练习册系列答案
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①从记录数据看，在第6min时的数据是错误的，温度应改为98℃．
②下列根据表中数据做出加热过程中“温度-时间”图象中，正确的是B．

（4）实验中发现，水从开始加热到沸腾的这段时间过长，造成这种现象的原因可能是：水的初温太低．（写一种原因）
（5）水持续沸腾时，水面上方温度较高，水蒸气较多，所以看到的“白气”并不明显，停止加热后，水面上方的温度比较高，大量水蒸气遇冷液化成小水珠．
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