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.

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