题目内容
【题目】如图的所示,灯
上标有“
”,定值电阻
的阻值为
欧,滑动变阻器
上标有“
”.
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【1】闭合
、
,灯
正常发光.电流表、电压表的量程分别为
,
.求:
①灯正常发光时的电阻;
②滑动变阻器允许连入的阻值范围._______
【2】断开
、
,用一个新的电源替代原来的电源,电流表、电压表的量程分别为
,
.移动滑动变阻器的滑片过程中,要求两个电表先后均能达到满刻度,且电路正常工作.求允许替换电源的范围.________
【答案】
【1】 40Ω 12ΩR滑50Ω
【2】 6VU<9V
【解析】
(1)已知灯泡额定电压和额定功率,利用公式得到灯泡电阻;(2)闭合S1、S2,灯L、滑动变阻器R2并联.灯泡正常发光,说明电源电压等于灯泡额定电压,滑动变阻器两端电压等于额定电压,已知滑动变阻器两端电压和允许通过的最大电流,利用公式得到滑动变阻器阻值变化范围;(3)断开S1、S2,R1、R2串联.电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流;根据电压表、电流表允许的最大电压、电流得到电源电压的变化范围.
【1】由P=
可得灯泡电阻:RL=
=40Ω;闭合S1、S2,灯L与滑动变阻器R2并联,电流表测量干路中的电流;由于灯L正常发光,则电源电压U=UL额=12V;
灯正常发光时的电流为IL=
=0.3A;所以,当滑动变阻器达到允许通过的最大电流1A时,干路电流为1A+0.3A=1.3A<3A,电流表是安全的。所以滑动变阻器允许连入最小值为R2最小=
=12Ω,则滑动变阻器的变阻范围为12ΩR滑50Ω;
【2】断开S1、S2,R1、R2串联。当电流表示数最大时,I最大=0.6A,U最小=I最大R总最小=0.6A×10Ω=6V;当电压表示数最大时,U2=3V,U=U1+U2=10Ω×3V50Ω+3V=3.6V,此时电流表不可能达到最大,所以3.6V舍去.当I最大=0.6A且U2最大=3V时,U′最大=U1+U2=0.6A×10Ω+3V=9V;因题中要求两个电表先后均能达到满刻度,所以最大电压应小于9V.所以6VU<9V.