Question

【題目】如圖甲所示的電路，燈L標有“9W”的字樣，R2兩端的電壓隨電流的變化曲線如圖乙所示，滑動變阻器R1上標有“50Ω 2.5A”的字樣，電壓表V1接入0﹣15V 的量程，閉合S3，斷開S1和S2，燈L恰好正常發光，電流表的示數達到半偏，且電路安全工作。求：

(1)燈L的額定電壓和電源電壓__________ ___________

(2)閉合S2、S3，斷開S1，若用電壓表V2替換定值電阻R2，標有“1A”的定值電阻R0替換燈L，移動滑片，使兩電壓表先后均能達到滿刻度，且電路安全工作，求滿足所有條件時，定值電阻R0允許的替換阻值范圍是多少？_________整個電路總功率的最大值？_______________-

Answer 1

【答案】62415Ω～30Ω24

【解析】

(1)由圖乙可知,通過R2的電流I2＝0.5A時其兩端的電壓U2＝6V，由I＝可知,R2的阻值：R2＝＝12Ω，閉合S3、斷開S1和S2,R2與L串聯,電壓表V1測L兩端的電壓，電流表測電路中的電流，由電流表的示數達到半偏可知，電路中的電流可能為0.3A，也可能為1.5A，因燈泡正常發光時的功率為9W，所以，由P＝UI可得，燈泡兩端的電壓：UL＝＝30V或UL＝＝6V，由電壓表的量程為015V且電路安全工作可知，燈泡的額定電壓應為6V，電路中的電流為1.5A，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電源的電壓： U＝UL+IR2＝6V+1.5A×12Ω＝24V；(2)閉合S2、S3,斷開S1,若用電壓表V2替換定值電阻R2,標有“1A”的定值電阻R0替換燈L后，電路為R0與R1串聯,電壓表V1測R0兩端的電壓,電壓表V2測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流，由電壓表V1的示數為15V時、電壓表V2的示數為9V可知,電壓表V2的量程為015V，當電壓表V2的示數為15V、且滑動變阻器的阻值最大時,電路中的電流最小,R0的阻值最大，此時電路中的最小電流：I小＝＝0.3A，則R0的最大阻值：R0大＝＝30Ω；因滑動變阻器允許通過的最大電流為2.5A,R0允許通過的最大電流為1A，所以，電路中的最大電流為1A，當電壓表V1的示數為15V,且電路中的電流最大時,R0的阻值最小，電路的總功率最大，則R0的最小阻值：R0小＝＝15Ω，所以,定值電阻R0允許的替換阻值范圍是15Ω30Ω；整個電路的最大總功率：P大＝UI大＝24V×1A＝24W。