如图*所示的电路,电源电压保持不变.小灯泡L标有“4V,1.6W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω,定值...
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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“4V,1.6W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为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.请画出该题的各个等效电路图.求:
(1)小灯泡正工作时的电阻是多少?
(2)只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时,R2消耗的电功率为1.25W.此时滑动变阻器R1接入电路中的阻值是多少?
(3)只闭合开关S和S1,移动滑动变阻器R1的滑片P,小灯泡L的I﹣U图象如图乙所示,在保*各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是多少?
【回答】
解:(1)小灯泡正常发光时两端的电压UL=4V,由图乙可知通过灯泡的电流IL=0.4A,
由I=可得,小灯泡正工作时的电阻:
RL===10Ω;
(2)闭合开关S、S2和S3时,等效电路图如下图所示:
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由P=可得,电源的电压:
U===5V,
由I=可得,电路中的总电阻:
R===10Ω,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以, =+,即=+,
解得:R2=20Ω;
(3)只闭合开关S和S1时,等效电路图下图所示:
因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光时的电流为0.4A,电流表的量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流I大=0.4A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
此时电路中的总电阻:
R′===12.5Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R1小=R′﹣RL=12.5Ω﹣10Ω=2.5Ω,
当电压表的示数U1大=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,灯泡两端的电压:
UL′=U﹣U1大=5V﹣3V=2V,
由图象可知,通过灯泡的电流即电路中的电流I小=0.25A,
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R1大===12Ω,
所以,滑动变阻器R1允许的取值范围是2.5Ω~12Ω.
答:(1)小灯泡正工作时的电阻是10Ω;
(2)只闭合开关S、S2和S3,移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时,滑动变阻器R1接入电路中的阻值是20Ω;
(3)只闭合开关S和S1,移动滑动变阻器R1的滑片P,在保*各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是2.5Ω~12Ω.
知识点:电功率单元测试
题型:计算题
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