Question

【題目】如圖所示電路，電源電壓保持9V不變，燈泡L標有“6V，3W”字樣，電流表量程為0～3A，電壓表的量程為0～15V，滑動變阻器R2的最大阻值為20Ω。只閉合S1時，燈泡L剛好能正常發(fā)光。（不計燈絲電阻隨溫度的變化）求：

（1）小燈泡L的電阻；

（2）開關S、S1、S2都閉合時，為了保證電流表安全，R2最小只能取多少阻值？

（3）只閉合開關S2時，滑動變阻器R2的電功率最大值為多少？

Answer 1

【答案】（1）12；（2）6； (3) 1.6875W(取1.69W也對)

【解析】（1）因為燈的額定電壓為UL＝6V，額定功率為PL＝3W，則由P＝可得燈的電阻為：RL＝ ＝＝12Ω；（2）只閉合S1時，R1和燈泡串聯(lián)，燈泡L剛好能正常發(fā)光，則UL＝6V,UR＝UUR＝9V6V＝3V,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點： ，即，解得R1＝6Ω，開關S、S1、S2都閉合時，兩電阻并聯(lián)，燈泡被短路，通過R1的電流I1＝＝1.5A，電流表量程為0～3A，則R2的最大電流： ＝3A1.5A＝1.5A，則R2最小值＝6Ω；（3）(3)只閉合開關S2時,R2與L串聯(lián),電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，燈泡的額定電流：IL＝＝0.5A，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為03A，所以，電路中的最大電流為0.5A，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電路中的最小電流：I小＝A，所以,電流的變化范圍為A0.5A，設電路中的電流為I，則滑動變阻器消耗的電功率：P2＝U2I＝(UIRL)I＝(9VI×12Ω)I＝9V×II2×12Ω＝12Ω×(IA)2+W，當電路中的電流A<I＝A<0.5A時，滑動變阻器消耗的電功率最大，則P2大＝W＝ 1.6875W.