【題目】如圖所示的電路中,小燈泡L標(biāo)有“8V 4W”字樣,定值電阻R1=120Ω,滑動變阻器R2的最大阻值為30Ω,電流表使用的是“0 0.6A”量程.

1)當(dāng)開關(guān)S1S3斷開、S2閉合,滑動變阻器連入電路的電阻為時,小燈泡正常發(fā)光,求小燈泡的電阻和電源電壓;

2)當(dāng)開關(guān)S1S2、S3都閉合時,為保證電路安全,求滑動變阻器連入電路的最小電阻和電路消耗的最大功率;

3)當(dāng)開關(guān)S1、S3斷開、S2閉合,移動滑片P,使滑動變阻器的電功率為2W時,求滑動變阻器連入電路的電阻.

【答案】1)小燈泡的電阻為16Ω,電源電壓為12V;

2)當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時,為保證電路安全,滑動變阻器連入電路的最小電阻為24Ω,電路消耗的最大功率為7.2W;

3)當(dāng)開關(guān)S1S3斷開、S2閉合,移動滑片P,使滑動變阻器的電功率為2W時,滑動變阻器連入電路的電阻為

【解析】試題分析:(1)當(dāng)開關(guān)S1、S3斷開、S2閉合時,滑動變阻器與燈泡串聯(lián),由P=計算燈泡電阻,由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計算電源電壓;

2)當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時,R2R3并聯(lián),燈泡短路,由電流表量程,根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆計算計算變阻器連入的最小值,由P=UI計算最大電功率;

3)當(dāng)開關(guān)S1、S3斷開、S2閉合時,設(shè)電路中電流為I′,由歐姆定律和電功率公式列式表示電源電壓,計算出電路中電流,再由P=I2R計算滑動變阻器連入電路的電阻.

解:

1)由實(shí)物圖可知,當(dāng)開關(guān)S1、S3斷開、S2閉合時,滑動變阻器與燈泡串聯(lián),滑動變阻器連入電路的電阻為時,小燈泡正常發(fā)光,如圖所示:

,

P=可得燈泡電阻:RL===16Ω

P=UI可得此時電路中電流:

I===0.5A,

由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得電源電壓:

U=IRL+R2=0.5A×16Ω+8Ω=12V;

2)當(dāng)開關(guān)S1S2、S3都閉合時,R2R3并聯(lián),燈泡短路,如圖所示:

,

已知電流表量程0 0.6A,為保證電路安全,I≤0.6A,

由并聯(lián)電路特點(diǎn)有:I2+I1≤0.6A,

即:+≤0.6A,

所以:R2≥24Ω;

電路的最大功率:P最大=UI最大=12V×0.6A=7.2W;

3)當(dāng)開關(guān)S1S3斷開、S2閉合時,如圖所示:

,

U2′+UL′=12V

P=UII=可知:+I′RL=12V,

即:+I′×16Ω=12V,

解得:I′=0.5AI′=0.25A

P=I2R,

當(dāng)I′=0.5A時,R2===8Ω,符合題意,

當(dāng)I′=0.25A時,R2===32Ω,不符合題意,舍去.

答:(1)小燈泡的電阻為16Ω,電源電壓為12V;

2)當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時,為保證電路安全,滑動變阻器連入電路的最小電阻為24Ω,電路消耗的最大功率為7.2W;

3)當(dāng)開關(guān)S1、S3斷開、S2閉合,移動滑片P,使滑動變阻器的電功率為2W時,滑動變阻器連入電路的電阻為

練習(xí)冊系列答案
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(1)為了驗證小洋同學(xué)的猜想,請利用以上器材設(shè)計實(shí)驗,用筆畫線代替導(dǎo)線連接好圖甲的電路.

(2)下表是驗證小洋同學(xué)的猜想時得到的實(shí)驗數(shù)據(jù):

加熱時間/min

0

8

16

24

R1所在容器中煤油的溫度/℃

20.0

23.1

26.3

29.2

R2所在容器中煤油的溫度/℃

20.0

21.6

23.2

24.7

從上述實(shí)驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),發(fā)熱功率與電阻的關(guān)系是

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(4)為驗證小惠同學(xué)的猜想,請在圖乙的方框中畫出實(shí)驗電路圖.

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