Question

【題目】某課外科技活動小組設計一種孵化器的電路模型,如圖,在一般情況下,只需燈光照明,已知電源電壓為20V,R1為定值電阻,R2為發熱電阻絲改成的滑動變阻器,其上標有“50Ω 1A”字樣,電流表A的量程為0-0.6A,電壓表的量程為0-15V,燈泡上標有“12V 4.8W”的字樣（忽略溫度對燈絲電阻的影響）．當只需要燈光照明時,閉合S、S1,斷開S2、S3,燈泡正常發光;溫度太低,需要加熱時,則閉合S、S3,斷開S1、S2,通過調節滑動變阻器滑片達到調節孵化器的發熱功率目的．求:

（1）小燈泡的電阻是多少?

（2）只閉合S、S1,通電15s,R1消耗的電能是多少?

（3）只閉合S、S3時,在保證電路安全情況下,電路消耗的最大功率與最小功率之比是多少?

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

(1)燈泡上標有“12V 4.8W”的字樣，那么燈泡的電阻是

(2)只閉合S、S1時，只有燈泡L和R1串聯接入電路，燈泡正常發光，那么流過電阻R1電流為

電阻R1兩端的電壓是

那么通電15s，R1消耗的電能是

(3)只閉合S、S3時，只有燈泡L和R2串聯接入電路中，當電路中的電流最大時，此時電路消耗的功率最大，電路中的總電阻最小，即滑動變阻器的阻值最小，燈泡L兩端的電壓最大，，那么電阻R2兩端的電壓是

電路中的電流大小為

這個電流大小沒有超過滑動變阻器的最大電流，也沒有超過電流表A的量程，電阻R2兩端的電壓也沒有超過電壓表的量程，所以電路中的電流為0.4A時，能夠保證電路安全，電路消耗的最大功率是

當電路中的電流最小時，此時電路消耗的功率最小，電路中的總電阻最大，即滑動變阻器的阻值最大，為，電路中的電流大小為

這個電流大小沒有超過滑動變阻器的最大電流，也沒有超過電流表A的量程，電阻R2兩端的電壓是

這個電壓值大小也沒有超過電壓表的量程，燈泡L的電壓大小為

這個電壓值大小沒有超過燈泡L的額定電壓，所以電路中的電流大小為時，能夠保證電路安全，電路消耗的最小功率是

那么電路消耗的最大功率與最小功率之比是

答：(1)小燈泡的電阻是；(2)只閉合S、S1，通電15s，R1消耗的電能是；(3)只閉合S、S3時，在保證電路安全情況下，電路消耗的最大功率與最小功率之比是。