践行者初中物理电学典题详解第418题:滑动变阻器阻值范围问题3

志专践行者 2024-11-04 20:02:44

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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