Question

【题目】如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R上标有“10Ω 3A”的字样，小灯泡L上标有“12V 6W”的字样，电流表的量程为0～3A.

（1）当开关S1，S2，S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量.

（2）当开关S1，S2，S都闭合，电流表的示数为2A时，求R2消耗的电功率.

（3）当开关S1，S2都断开，S闭合时，为了确保测量准确，要求电流表示数不小于其量程的1/3，求滑动变阻器R2接入电路的最大阻值.

Answer 1

【答案】1800J、18W、7Ω

【解析】试题分析：（1）当开关S1，S2，S都闭合时，电路为L、R2的并联电路，

∵U=UL=UL额=12V，

∴灯泡正常工作，则PL=PL额=6W

Q=W=Pt=6W×5×60s=1800J。

（2）当开关S1，S2，S都闭合，电流表测量干路电流，R1短路

总功率P=UI=12V×2A=24W，

∵灯泡正常工作，则PL=6W，

∴R2消耗的电功率P2=P﹣PL=24W﹣6W=18W。

（3）当开关S1，S2都断开，S闭合时，电路为R1与R2串联；

由串联电路的总阻值等于各电阻之和可知：

当R2最大时；Rmax=R1+R2=5Ω+10Ω=15Ω，

根据欧姆定律可得：此时电流为I′=U/R=12V/15Ω=0.8A，

∵为了确保测量准确，要求电流表示数不小于其量程的1/3，

∴I″min=1/3×3A=1A＞0.8A，

∴最小电流为Imin=1A

由欧姆定律可得：U1=IminR1=1A×5Ω=5V；

因为串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以R2两端的电压：U2=U﹣U1=12V﹣5V=7V，

由欧姆定律可得：R2=U2/Imin=7V/1A=7Ω。

答：（1）当开关S1，S2，S都闭合时，小灯泡L在5min内产生的热量为1800J。

（2）当开关S1，S2，S都闭合，电流表的示数为2A时，R2消耗的电功率为18W。

（3）当开关S1，S2都断开，S闭合时，为了确保测量准确，要求电流表示数不小于其量程的1/3，滑动变阻器R2接入电路的最大阻值为7Ω