Question

（2014•南寧）如圖所示電路，電源電壓恒為12V，電阻R₁的阻值為5Ω，滑動變阻器R上標(biāo)有“10Ω  3A”的字樣，小燈泡L上標(biāo)有“12V  6W”的字樣，電流表的量程為0～3A．

（1）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合時，求小燈泡L在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量．

（2）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合，電流表的示數(shù)為2A時，求R₂消耗的電功率．

（3）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂都斷開，S閉合時，為了確保測量準(zhǔn)確，要求電流表示數(shù)不小于其量程的，求滑動變阻器R₂接入電路的最大阻值．

Answer 1

           解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合時，電路為L、R₂的并聯(lián)電路，

∵U=U_L=U_L額=12V，

∴燈泡正常工作，則P_L=P_L額=6W，

Q=W=Pt=6W×5×60s=1800J．

（2）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合，電流表測量干路電流，

總功率P=UI=12V×2A=24W，

∵燈泡正常工作，則P_L=6W，

∴R₂消耗的電功率P₂=P﹣P_L=24W﹣6W=18W．

（3）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂都斷開，S閉合時，電路為R₁與R₂串聯(lián)；

由串聯(lián)電路的總阻值等于各電阻之和可知：

當(dāng)R₂最大時；R_max=R₁+R₂=5Ω+10Ω=15Ω；

根據(jù)歐姆定律可得：此時電流為I′===0.8A，

∵為了確保測量準(zhǔn)確，要求電流表示數(shù)不小于其量程的，

∴I″_min=×3A=1A＞0.8A，

∴最小電流為I_min=1A，

由歐姆定律可得：U₁=I_minR₁=1A×5Ω=5V；

因?yàn)榇��?lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以R₂兩端的電壓：U₂=U﹣U₁=12V﹣5V=7V，

由歐姆定律可得：R₂===7Ω．

答：（1）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合時，小燈泡L在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1800J．

（2）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合，電流表的示數(shù)為2A時，R₂消耗的電功率為18W．

（3）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂都斷開，S閉合時，為了確保測量準(zhǔn)確，要求電流表示數(shù)不小于其量程的，滑動變阻器R₂接入電路的最大阻值為7Ω．