418.如图所示,灯泡L标有“6V,3W字样,R1的电阻为10Ω,变阻器R2标有“48Ω,0.5A”的字样,电流表的量程为0~3A,电压表的量程为0~3V。当开关S1、S2、S3都闭合时,灯泡L恰好正常发光,(设灯泡电阻不随温度而改变),求:⑴灯泡L的电阻;
⑵当开关S1、S2、S3都闭合时,电路1min 消耗的电能;
⑶若闭合开关S1,断开开关S2、S3,在保证电路中各元件安全工作的情况下,滑动变阻器R2变化范围。
解析:⑴由题意可知:灯泡L标有“6V,3W字样,
且灯泡电阻不随温度而改变,
则:UL额=6V,PL额=3W,
RL=(UL额)²/PL额=(6V)²/3W=12Ω;
⑵当开关S1、S2、S3都闭合时:
2.1分析电路图可知:
①R2、V短路,L与R1并联,
②A测干路电流I;
2.2由题意可知:
①灯泡L恰好正常发光,则
U=UL额=6V,
IL=IL额=PL额/UL额=3W/6V=0.5A,
②R1=10Ω,
则I1=U/R1=6V/10Ω=0.6A,
I=IL+I1=0.5A+0.6A=1.1A
P=UI=6V×1.1A=6.6W,
③t=1min=60s,
则W=Pt=6.6W×60s=396J;
⑶若闭合开关S1,断开开关S2、S3时:
3.1分析电路图可知:
①R1与R2串联,
②V测量R2两端电压U2,
③A测量电路中的电流I';
3.2由题意可知:
①变阻器R2标有“48Ω,0.5A”的字样,
②电流表的量程为0~3A,
③电压表的量程为0~3V,
则Imax=0.5A,U2max=3V,
3.3当Imax=0.5A,
U1max=ImaxR1=0.5×10=5V,
U2min=U-U1max=6V-5V=1V,
R2min=U2min/Imax=1V/0.5A=2Ω;
3.4当U2max=3V时,
U1min=U-U2max=6V-3V=3V,
Imin=U1min/R1=3V/10Ω=0.3A,
R2max=U2max/Imin=3V/0.3A=10Ω,
综上:在保证电路中各元件安全工作的情况下,
滑动变阻器R2消耗的电功率范围为2Ω~10Ω。
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