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【题目】如图所示,电源电压12V保持不变,小灯泡L的规格为”6V 3W”,滑动变阻器的最大阻值为12Ω,电流表的量程为0﹣3A

1)当开关S1S2都断开时,小灯泡L恰能正常发光,R1的阻值为多大?在10min内电流通过R1所产生的热量是多少?

2)当开关S1S2均闭合时,要使电流表安全使用,变阻器接入电路的阻值不得小于多少?R2的电功率的变化范围是多少?

【答案】1R1的阻值为12Ω;在10min内电流通过R1所产生的热量是1.8×103J

2)当开关S1S2均闭合时,要使电流表安全使用,变阻器接入电路的阻值不得小于R2的电功率的变化范围是12W24W

【解析】试题分析:(1)当开关S1S2都断开时,灯泡LR1串联;

先根据P=UI的变形公式求出此时电路中电流,然后根据串联电路电压的规律求出R1两端电压,最后根据欧姆定律的变形公式求出R1的阻值;

根据Q=I2Rt即可求出在10min内电流通过R1所产生的热量;

2)当开关S1S2均闭合时,电路为R1R2的并联电路,电流表测量干路电流;先根据欧姆定律求出通过定值电阻R1的电流,然后根据电流表的量程确定通过滑动变阻器的电流,从而进一步求出滑动变阻器接入电路的最小阻值;

根据P=求出R2的电功率的变化范围.

解:(1)因为串联电路中各处的电流相等,所有根据P=UI可得,电路中的电流:I=IL===0.5A

因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R1两端的电压:U1=U﹣UL=12V﹣6V=6V

R1===12Ω

10min内电流通过R1所产生的热量:Q1=I2R1t=0.5A2×12Ω×10×60s=1.8×103J

2)因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以R1中的电流:I1===1A

要使电流表安全使用,通过R2的电流不能超过:I2=I﹣I1=3A﹣1A=2A

所以R2接入电路的最小阻值:R2===6Ω

此时R2消耗的电功率最大:

P2max===24W

当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,R1消耗的电功率最小:

P2min===12W

R2消耗的电功率的变化范围是12W24W

答:(1R1的阻值为12Ω;在10min内电流通过R1所产生的热量是1.8×103J

2)当开关S1S2均闭合时,要使电流表安全使用,变阻器接入电路的阻值不得小于R2的电功率的变化范围是12W24W

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