践行者初中物理电学典题详解第281题
如图所示的电路,电源电压为6V不变,R1=10Ω,滑动变阻器R2的规格为“30Ω 1A”,小灯泡L的额定电压为2.5V,电流表接0~3A的量程,电压表接0~3V的量程。只闭合开关S2时,小灯泡L两端电压为2V(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:
⑴灯泡L的额定功率;
⑵只闭合开关S3时,调节变阻器R2使小灯泡L正常发光,滑动变阻器接入电路的电阻是多少?
⑶闭合三个开关,为保证电路元件安全,电路总功率的变化范围。
解析:1当只闭合开关S2时:
1.1分析电路图可知:
①R2断路,R1与L串联,
②V测L两端电压UL,
③A测电路中的电流I';
1.2由题意可知:
①U=6V,
②R1=10Ω,
③UL=2V,
④UL额=2.5V,
⑤不考虑温度对灯丝电阻的影响,
所以I'=(U-UL)/R1
=(6V-2V)/10Ω
=0.4A,
所以RL=UL/I'
=2V/0.4A
=5Ω
所以PL额=(UL额)²/RL
=(2.5V)²/5Ω
=1.25W;
2只闭合开关S3,且调节变阻器R2使小灯泡L正常发光时:
2.1分析电路图可知:
①R1断路,R2和L串联,
②V测L两端电压UL,
③A测电路中电流I'';
2.2由题意可知:
①L正常发光,则UL=UL额=2.5V,
又RL=5Ω,
所以I''=UL/RL=2.5V/5Ω=0.5A,
所以R2两端电压U2=U-UL
=6V-2.5V
=3.5V,
所以R2=U2/I''
=3.5V/0.5A
=7Ω;
3当S1、S2、S3都闭合时:
3.1分析电路图可知:
①L短路,R1与R2并联,
②V短路,
③A测干路电流I
3.2由题意可知:
①电流表接0~3A的量程,
②滑动变阻器R2的规格为“30Ω 1A”,
则可知:R2max=30Ω,
R2支路最大电流为I2max=1A,
③R1支路电流为I1=U/R1=0.6A,
所以电路中的最大电流为
Imax=I1+I2max=1.6A<3A(安全),
所以Pmax=UImax
=6V×1.6A
=9.6A,
④当R2max=30Ω时,
I2min=U/R2max
=6V/30Ω
=0.2A,
所以Imin=I1+I2min
=0.6A+0.2A
=0.8A,
所以Pmin=UImin
=6V×0.8A
=4.8W,
所以在保证电路元件安全的情况下,
电路总功率的变化范围为4.8W~9.6W。
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