如图1所示,L上标有“6V3W”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,变阻器R的最大电阻为1...
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如图1所示,L上标有“6V3W”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,变阻器R的最大电阻为100Ω.只闭合S1,滑片置于a点时,变阻器连入电路中的电阻为Ra,电流表示数为Ia.只闭合S2,移动滑片,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图2所示;当滑片置于b点时,电压表示数Ub=8V,电流表示数为Ib.已知Ra:R0=12:5,Ia:Ib=3:5.(灯丝电阻不随温度变化)
求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)定值电阻R0和电源电压;
(3)在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定值的情况下,只闭合S1时,计算电路消耗的总功率范围?
【回答】
(1)小灯泡的电阻为12Ω;(2)定值电阻R0和电源电压U分别为20Ω和18V;(3)在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下,只闭合开关S1时,电路消耗的功率范围为4.5W~9W。
【解析】(1)由P=可得小灯泡的电阻:RL===12Ω;
(2)由图可知,只闭合开关S1,滑片置于a点时,L与变阻器R串联,变阻器连入电路中的电阻为Ra,
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可得电路中的电流:Ia==,
由图可知,只闭合开关S2,滑片P置于b点时,R0与变阻器R串联,电压表测变阻器两端电压,电压表示数Ub=8V,由图2可知此时变阻器连入电路中的电阻为R=16Ω,
由欧姆定律可得:Ib=IR===0.5A,
由串联电路的特点和欧姆定律可得电路中的电流:
Ib===0.5A﹣﹣①
由题可知Ia:Ib=3:5,所以Ia=0.3A,
即:=0.3A﹣﹣②
又因为Ra:R0=12:5﹣﹣③
联立①②③解得:U=18V,R0=20Ω;
(3)只闭合开关S1时,L与变阻器R串联,电压表测R两端电压,电流表测电流中的电流,由P=UI可得灯泡的额定电流:I额===0.5A,
电流表量程0~0.6A,根据串联电路中电流处处相等,
所以电路中最大电流为:I最大=I额=0.5A,
则电路消耗的最大功率:P最大=UI最大=18V×0.5A=9W,
电压表量程0~15V,当电压表示数最大为15V时,此时灯泡两端电压最小,由串联电路电流特点和欧姆定律可得电路中的最小电流:
I最小====0.25A,
则电路消耗的最小功率:P最小=UI最小=18V×0.25A=4.5W,
所以电路消耗的功率范围为:4.5W~9W。
知识点:电功率
题型:计算题
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