問題詳情:
如圖1所示,L上標有“6V3W”字樣,電流表量程爲0~0.6A,電壓表量程爲0~15V,變阻器R的最大電阻爲100Ω.只閉合S1,滑片置於a點時,變阻器連入電路中的電阻爲Ra,電流表示數爲Ia.只閉合S2,移動滑片,變阻器兩端電壓與其連入電路的電阻關係如圖2所示;當滑片置於b點時,電壓表示數Ub=8V,電流表示數爲Ib.已知Ra:R0=12:5,Ia:Ib=3:5.(燈絲電阻不隨溫度變化)
求:
(1)小燈泡的電阻;
(2)定值電阻R0和電源電壓;
(3)在電錶的示數不超過量程,燈泡兩端的電壓不超過額定值的情況下,只閉合S1時,計算電路消耗的總功率範圍?
【回答】
(1)小燈泡的電阻爲12Ω;(2)定值電阻R0和電源電壓U分別爲20Ω和18V;(3)在電錶的示數不超過量程,燈泡兩端的電壓不超過額定電壓的情況下,只閉合開關S1時,電路消耗的功率範圍爲4.5W~9W。
【解析】(1)由P=可得小燈泡的電阻:RL===12Ω;
(2)由圖可知,只閉合開關S1,滑片置於a點時,L與變阻器R串聯,變阻器連入電路中的電阻爲Ra,
由串聯電路的電阻特點和歐姆定律可得電路中的電流:Ia==,
由圖可知,只閉合開關S2,滑片P置於b點時,R0與變阻器R串聯,電壓表測變阻器兩端電壓,電壓表示數Ub=8V,由圖2可知此時變阻器連入電路中的電阻爲R=16Ω,
由歐姆定律可得:Ib=IR===0.5A,
由串聯電路的特點和歐姆定律可得電路中的電流:
Ib===0.5A﹣﹣①
由題可知Ia:Ib=3:5,所以Ia=0.3A,
即:=0.3A﹣﹣②
又因爲Ra:R0=12:5﹣﹣③
聯立①②③解得:U=18V,R0=20Ω;
(3)只閉合開關S1時,L與變阻器R串聯,電壓表測R兩端電壓,電流表測電流中的電流,由P=UI可得燈泡的額定電流:I額===0.5A,
電流表量程0~0.6A,根據串聯電路中電流處處相等,
所以電路中最大電流爲:I最大=I額=0.5A,
則電路消耗的最大功率:P最大=UI最大=18V×0.5A=9W,
電壓表量程0~15V,當電壓表示數最大爲15V時,此時燈泡兩端電壓最小,由串聯電路電流特點和歐姆定律可得電路中的最小電流:
I最小====0.25A,
則電路消耗的最小功率:P最小=UI最小=18V×0.25A=4.5W,
所以電路消耗的功率範圍爲:4.5W~9W。
知識點:電功率
題型:計算題