【題目】如圖所示,電源電壓為20V,且保持不變,已知滑動變阻器的最大阻值為25Ω,定值電阻R0為20Ω,小燈泡上標(biāo)有“12V 12W”字樣,電流表量程為0~3A.求:

(1)燈泡正常工作時的電阻是多少?

(2)當(dāng)S閉合,S1S2都斷開時,要使燈泡正常發(fā)光,滑動變阻器連入電路中的阻值為多大? 滑動變阻器在lmin內(nèi)消耗的電能是多少?

(3)當(dāng)S、S1S2都閉合時,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到阻值為多少時,整個電路消耗的總功率最小?這個最小功率是多少?

(4)當(dāng)S、S1、S2都閉合時,為了不損壞電流表,且使整個電路消耗的總功率最大,滑動變阻器接入電路的阻值為多少?這個最大功率是多少?

【答案】(1)12Ω(2)480J(3)36W(4)40W

【解析】(1)燈泡電阻
(2)當(dāng)S閉合,S1、S2都斷開時,滑動變阻器與燈泡串聯(lián),如圖所示:

;

燈泡正常發(fā)光時,UL=12V,滑動變阻器兩端的電壓U=U-UL=20V-12V=8V,
因為P=UI,所以燈泡正常發(fā)光時的電流為,所以滑動變阻器接入電路的阻值;滑動變阻器消耗的電能為W=UIt=8V×1A×60s=480J;(3)當(dāng)S、S1、S2都閉合時,定值電阻R0與滑動變阻器并聯(lián),燈泡被短路,

;

滑動變阻器接入電路的阻值最大,即滑片在最左端時,整個電路消耗的電功率最小,此時: ;(4)當(dāng)S、S1、S2都閉合時,定值電阻R0與滑動變阻器并聯(lián),燈泡被短路,電流表示數(shù)最大時,I最大=3A.通過R0的電流為,通過滑動變阻器的電流為I′=I最大-I0=3A-1A=2A,滑動變阻器接入電路的電阻為;電路消耗的最大功率為P最大=UI最大=20V×3A=60W.

答:(1)燈泡的電阻是12Ω;(2)滑動變阻器接入電路的阻值為8Ω;滑動變阻器消耗的電能為480J;(3)電路消耗的總功率最小是9W;(4)滑動變阻器接入電路的電阻為10Ω,電路消耗的最大功率是60W.

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