分析 (1)先画出只闭合开关S2时的等效电路图,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻,图象是一次函数,则R3为定值电阻,读出一组电压和电流值,根据欧姆定律求出R3的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,利用Q=I2Rt求出R3在1min内产生的热量;
(2)根据欧姆定律求出灯泡的额定电流,然后与电流表的量程相比较确定电路中的电流,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,由图1和电路中的最大电流相等可知两电路中的总电阻相等,据此可知接入电路中的最小值;当电压表的示数最大时变阻器接入电路中的电阻最大,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据欧姆定律表示出电路中的电流,利用串联电路的电流特点得出等式即可求出接入电路中的最大阻值,进一步得出答案.
解答 解:(1)只闭合开关S2时,等效电路图如图1所示:
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,灯泡的电阻:
R1=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{(6V)^{2}}{3W}$=12Ω,
由图象可知,当U3=2.4V时通过的电流为I3=0.6A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,R3=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.4V}{0.6A}$=4Ω,
因串联电路中的总电阻等于各分电阻之和,
所以,图1中的电流:
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{8V}{12Ω+4Ω}$=0.5A,
R3在1min内产生的热量:
Q3=I2R3t=(0.5A)2×4Ω×60s=60J;
(2)只闭合开关S3时,等效电路图如图2所示:
灯泡的额定电流:
I1=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A,
因电流表量为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流I大=0.5A,
图1和图2中的电流相等,则它们的总电阻相等,
故滑动变阻器接入电路中的最小阻值为4Ω,
此时灯泡的功率最大等于其额定功率,为3W,
当电压表的示数为3V时,变阻器接入电路中的电阻最大,
因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-U2=8V-3V=5V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,I′=$\frac{{U}_{1}′}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$,即$\frac{5V}{12Ω}$=$\frac{3V}{{R}_{2}}$,解得:R2=7.2Ω,
此时灯泡的功率最小,PL最小=$\frac{U{′}_{1}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{(5V)^{2}}{12Ω}$≈2.1W,
所以,滑动变阻器R2的取值范围是4Ω~7.2Ω,
灯泡的功率范围是:2.1W~3W;
答:(1)只闭合开关S2时,R3在1min内产生的热量是60J;
(2)只闭合开关S3时,为保证电压表和电流表均不超过量程,且小灯泡不被损坏,则滑动变阻器R2的取值范围是4Ω~7.2Ω,小灯泡功率的变化范围是2.1W~3W.
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,要注意电路中最大电流的确定和串联电路的分压特点.
科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | ![]() 登山手套有凹凸不平的花纹 | B. | ![]() 防滑鞋套底部有很多小凸起 | ||
C. | ![]() 行李箱下面装有滚轮 | D. | ![]() 汽车轮胎上装有防滑链 |
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科目:初中物理 来源: 题型:解答题
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电压表示数/V | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 1.5 | 3.0 |
电流表示数/A | 0.14 | 0.21 | 0.26 | 0.36 |
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科目:初中物理 来源: 题型:填空题
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科目:初中物理 来源: 题型:解答题
电风扇挡位 | 钩码的质量(g) | 提升钩码到A点的时间(s) |
1 | 50 | 15 |
2 | 50 | 13 |
3 | 50 | 10 |
风速v(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s获得的能量E(104J) | 15 | 120 | 405 | 350 |
风速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
输出电功率(kW) | 4 | 360 | 1500 | 1100 |
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 若甲乙都是电压表,S1、S2都闭合,则R1和R2并联 | |
B. | 若甲乙都是电流表,S1闭合、S2断开,则R1和R2是串联 | |
C. | 若甲电流表,乙是电压表,S1闭合、S2断开,则甲表测R2电流 | |
D. | 若甲是电压表,乙是电流表,S1闭合S2断开,则甲表测电源电压 |
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,导体中就一定会产生感应电流 | |
B. | 电动机把机械能转化为电能 | |
C. | 用测电笔辨别火线与零线时,手不能接触测电笔上的任何金属 | |
D. | 唱卡拉OK时用的话筒,其原理与发电机相同 |
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