Question

【題目】如圖所示電路，電源電壓恒為12V，電阻R1的阻值為5Ω，滑動變阻器R上標有“10Ω 3A”的字樣，小燈泡L上標有“12V 6W”的字樣，電流表的量程為0～3A.

（1）當開關S1，S2，S都閉合時，求小燈泡L在5min內產生的熱量.

（2）當開關S1，S2，S都閉合，電流表的示數為2A時，求R2消耗的電功率.

（3）當開關S1，S2都斷開，S閉合時，為了確保測量準確，要求電流表示數不小于其量程的1/3，求滑動變阻器R2接入電路的最大阻值.

Answer 1

【答案】1800J、18W、7Ω

【解析】試題分析：（1）當開關S1，S2，S都閉合時，電路為L、R2的并聯電路，

∵U=UL=UL額=12V，

∴燈泡正常工作，則PL=PL額=6W

Q=W=Pt=6W×5×60s=1800J。

（2）當開關S1，S2，S都閉合，電流表測量干路電流，R1短路

總功率P=UI=12V×2A=24W，

∵燈泡正常工作，則PL=6W，

∴R2消耗的電功率P2=P﹣PL=24W﹣6W=18W。

（3）當開關S1，S2都斷開，S閉合時，電路為R1與R2串聯；

由串聯電路的總阻值等于各電阻之和可知：

當R2最大時；Rmax=R1+R2=5Ω+10Ω=15Ω，

根據歐姆定律可得：此時電流為I′=U/R=12V/15Ω=0.8A，

∵為了確保測量準確，要求電流表示數不小于其量程的1/3，

∴I″min=1/3×3A=1A＞0.8A，

∴最小電流為Imin=1A

由歐姆定律可得：U1=IminR1=1A×5Ω=5V；

因為串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以R2兩端的電壓：U2=U﹣U1=12V﹣5V=7V，

由歐姆定律可得：R2=U2/Imin=7V/1A=7Ω。

答：（1）當開關S1，S2，S都閉合時，小燈泡L在5min內產生的熱量為1800J。

（2）當開關S1，S2，S都閉合，電流表的示數為2A時，R2消耗的電功率為18W。

（3）當開關S1，S2都斷開，S閉合時，為了確保測量準確，要求電流表示數不小于其量程的1/3，滑動變阻器R2接入電路的最大阻值為7Ω