問題詳情:
如圖*所示的電路,電源電壓保持不變.小燈泡L標有“4V,1.6W”字樣,滑動變阻器R1的最大阻值為20Ω,定值電阻R2=20Ω,電流表的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V.請畫出該題的各個等效電路圖.求:
(1)小燈泡正工作時的電阻是多少?
(2)只閉合開關S、S2和S3,移動滑動變阻器R1的滑片P使電流表示數為0.5A時,R2消耗的電功率為1.25W.此時滑動變阻器R1接入電路中的阻值是多少?
(3)只閉合開關S和S1,移動滑動變阻器R1的滑片P,小燈泡L的I﹣U圖象如圖乙所示,在保*各元件安全工作的情況下,滑動變阻器R1允許的取值範圍是多少?
【回答】
解:(1)小燈泡正常發光時兩端的電壓UL=4V,由圖乙可知通過燈泡的電流IL=0.4A,
由I=可得,小燈泡正工作時的電阻:
RL===10Ω;
(2)閉合開關S、S2和S3時,等效電路圖如下圖所示:
因並聯電路中各支路兩端的電壓相等,
所以,由P=可得,電源的電壓:
U===5V,
由I=可得,電路中的總電阻:
R===10Ω,
因並聯電路中總電阻的倒數等於各分電阻倒數之和,
所以, =+,即=+,
解得:R2=20Ω;
(3)只閉合開關S和S1時,等效電路圖下圖所示:
因串聯電路中各處的電流相等,且燈泡正常發光時的電流為0.4A,電流表的量程為0~0.6A,
所以,電路中的最大電流I大=0.4A,此時滑動變阻器接入電路中的電阻最大,
此時電路中的總電阻:
R′===12.5Ω,
因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和,
所以,滑動變阻器接入電路中的最小阻值:
R1小=R′﹣RL=12.5Ω﹣10Ω=2.5Ω,
當電壓表的示數U1大=3V時,滑動變阻器接入電路中的電阻最大,
因串聯電路中總電壓等於各分電壓之和,
所以,燈泡兩端的電壓:
UL′=U﹣U1大=5V﹣3V=2V,
由圖象可知,通過燈泡的電流即電路中的電流I小=0.25A,
則滑動變阻器接入電路中的最大阻值:
R1大===12Ω,
所以,滑動變阻器R1允許的取值範圍是2.5Ω~12Ω.
答:(1)小燈泡正工作時的電阻是10Ω;
(2)只閉合開關S、S2和S3,移動滑動變阻器R1的滑片P使電流表示數為0.5A時,滑動變阻器R1接入電路中的阻值是20Ω;
(3)只閉合開關S和S1,移動滑動變阻器R1的滑片P,在保*各元件安全工作的情況下,滑動變阻器R1允許的取值範圍是2.5Ω~12Ω.
知識點:電功率單元測試
題型:計算題