分析 (1)开关S1断开,S2和S3闭合时,滑动变阻器R1和R2并联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测干路中的电流;根据R2=10Ω,可求得流经R2的电流,然后可求得滑动变阻器R1的电流,再根据P=UI可求得滑动变阻器R1消耗的最大功率;
(2)分析清楚电路结构,应用串联电路特点与欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值范围.
解答 解:(1)由图示电路图可知,开关S1断开,S2和S3闭合时,滑动变阻器R1和R2并联,
灯泡被短路,电流表测干路电流,滑动变阻器R1两端的最大电压为5V,
流经R2的电流I2=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{5V}{10Ω}$=0.5A,
电流表测干路中的电流,
流经滑动变阻器R1的最大电流I1=0.6A-0.5A=0.1A,
则滑动变阻器R1消耗的最大功率:P1=U1I1=5V×0.1A=0.5W;
(2)由图示电路图可知,开关S1闭合,S2和S3断开时,
滑动变阻器R1和与灯泡串联,然后与R2并联,
电流表测通过R2的电流,电压表测R1两端电压,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,灯泡L的电阻RL=$\frac{{U}_{L额}^{2}}{{P}_{L额}}$=$\frac{(4V)^{2}}{2W}$=8Ω,
由P=UI可知,灯泡额定电流:IL=$\frac{{P}_{L额}}{{U}_{L}}$=$\frac{2W}{4V}$=0.5A,
电路最大电流为0.5A,电路最小电阻:
Rmin=RL+R1最小=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{5V}{0.5A}$=10Ω,
R1接入电路的最小阻值:R1min=Rmin-RL=10Ω-8Ω=2Ω,
电压表量程为0~3V,电阻R1两端最大电压为3V,
此时电路电流:I=$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{L}}$=$\frac{5V-3V}{8Ω}$=0.25A,
电阻R1接入电路的最大阻值:R1max=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω,
滑动变阻器接入电路的阻值范围:2Ω~12Ω;
答:(1)开关S1断开,S2和S3闭合时,滑动变阻器R1消耗的最大功率为0.5W;
(2)开关S1闭合,S2和S3断开时,滑动变阻器R1允许的取值范围是:2Ω~12Ω.
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是电路中最大电流和最小电流的确定,此题有一定的拔高难度,属于难题
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A. | 5:4 | B. | 9:5 | C. | 4:5 | D. | 5:9 |
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A. | R1<R2 | |
B. | 当它们串联在电路中,电流为2A时,电路两端电压为30V | |
C. | 当它们串联在电压为10V的电路中时,电路中的电流为3A | |
D. | 当它们并联在电压为10V的电路中时,总电阻为15Ω |
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A. | 一支新2B铅笔的质量约为1kg | |
B. | 托起两个鸡蛋所用的力大约是1N | |
C. | 一个标准大气压可以支持760m高的水银柱不落下 | |
D. | 将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上,对课本所做功约为0.02J |
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