如图(a)所示电路,电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V0.5A”字样,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~...
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如图(a)所示电路,电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V0.5A”字样,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V,滑动变阻器R1的最大阻值20Ω.只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器滑片P,得到电流表与电压表示数关系如图(b)所示。求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)电源电压及定值电阻R2的阻值;
(3)只闭合开关S和S2,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L的I-U图象如图(c)所示,在保*各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围。
【回答】
(1)2W(2)10Ω(3)2Ω~7.5Ω
【解析】
(1)小灯泡的额定功率:P额=U额I额=4V×0.5A=2W;
(2)只闭合开关S、S1,定值电阻R2和滑动变阻器R1串联,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,电流表测电路中的电流,调节滑动变阻器滑片P,得到电流表与电压表示数关系如图(b)所示。
由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电源电压:U=U1+IR2,
在图(b)中取两组数据代入公式,可得:
U=3.0V+0.2A×R2 ﹣﹣﹣﹣①
U=1.0V+0.4A×R2﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解得U=5V,R2=10Ω;
(3)只闭合开关S和S2,灯泡L串联和滑动变阻器R1串联,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,电流表测电路中的电流,
由串联电路的分压规律可知,当电压表示数最大为3V时,R1接入电路的电阻最大,
此时小灯泡两端电压为:UL=U﹣U1大=5V﹣3V=2V,
由图(c)可知电路中最小电流:I最小=0.4A,
则R1接入电路的最大电阻:R1大7.5Ω;
灯泡L正常工作时电流:I最大=0.5A<0.6A(电流表安全),灯泡L正常工作时的电压为4V,
此时滑动变阻器两端的电压:U1小=U﹣UL额=5V﹣4V=1V,
则R1接入电路的最小电阻:R1小2Ω,
所以R1允许的取值范围是2Ω~7.5Ω。
答:(1)小灯泡的额定功率为2W;
(2)电源电压为5V,定值电阻R2的阻值为10Ω;
(3)只闭合开关S和S2,滑动变阻器R1允许的取值范围为2Ω~7.5Ω。
知识点:串、并联电路中电压的规律
题型:计算题
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