如图*所示的电路,电源电压保持不变,小灯泡L标有“3V0.75W”字样,滑动变阻器R1的最大电阻值为20Ω,定...
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如图*所示的电路,电源电压保持不变,小灯泡L标有“3V 0.75W”字样,滑动变阻器R1的最大电阻值为20Ω,定值电阻R2=20Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V.求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少?
(2)只闭合开关S和S2,将变阻器R1的滑片P移到中点时,电流表示数为0.15A,则电源电压是多少?
(3)只闭合开关S、S1和S3,移动变阻器的滑片P,小灯泡L的I﹣U关系如图乙所示,在保*各电路元件安全的情况下,滑动变阻器R1允许接入电路的阻值变化范围是多少?
【回答】
(1)小灯泡正常发光时的电阻是12Ω;
(2)电源电压是4.5V;
(3)滑动变阻器R1允许接入电路的阻值变化范围是6Ω~20Ω。
【分析】(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据P=UI=求出小灯泡正常发光时的电阻;
(2)只闭合开关S和S2,将变阻器R1的滑片P移到中点时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;
(3)只闭合开关S、S1和S3时,R1与L串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表的示数为3V时,灯泡正常发光,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,根据串联电路的电压特点求出此时滑动变阻器两端的电压,根据串联电路的电流特点结合图象读出此时电路中的电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值;根据图象可知灯泡两端的电压为1.5V时通过的电流,假设滑动变阻器可以完全接入电路中,根据欧姆定律求出其两端的电压,根据串联电路的定义特点结合电源的定义确定假设成立,据此得出滑动变阻器接入电路中的最大阻值,然后得出*。
【解答】(1)由P=UI=可得,小灯泡正常发光时的电阻:
RL===12Ω;
(2)只闭合开关S和S2,将变阻器R1的滑片P移到中点时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=I(R1+R2)=0.15A×(×20Ω+20Ω)=4.5V;
(3)只闭合开关S、S1和S3时,R1与L串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流,
当电压表的示数为3V时,灯泡正常发光,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时滑动变阻器两端的电压:
U1=U﹣UL=4.5V﹣3V=1.5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由图象可知,此时电路中的电流I1=IL=0.25A,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R1小===6Ω;
由图象可知,灯泡两端的电压UL′=1.5V时,电路中的电流I2=IL′=0.15A,
假设滑动变阻器可以完全接入电路中,则其两端的电压:
U1′=I2R1=0.15A×20Ω=3V,
由U=UL′+U1′可知,假设成立,即滑动变阻器接入电路中的最大阻值为20Ω,
所以,滑动变阻器R1允许接入电路的阻值变化范围是6Ω~20Ω。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,从图象中获取有用的信心是关键。
知识点:电功率
题型:计算题
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