Question

（9分）如圖所示電路，電源電壓恒為12V，電阻R₁的阻值為5，滑動(dòng)變阻器R₂上標(biāo)有“10  3A”的字樣，小燈泡L上標(biāo)有“12V  6W”的字樣，電流表的量程為0――3A。

（1）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S都閉合時(shí)，求小燈泡L在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂、S都閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為2A時(shí)，求R₂消耗的電功率；
（3）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂都斷開，S閉合時(shí)，為了確保測(cè)量準(zhǔn)確，要求電流表示數(shù)不小于其量程的1/3，求滑動(dòng)變阻器R₂接入電路的最大阻值。

Answer 1

（1）1800J．（2）18W．（3）7Ω．

解析試題分析：（1）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合時(shí)，電路為L(zhǎng)、R₂的并聯(lián)電路，由于電源電壓等于燈泡的額定電壓，所以燈泡正常工作，根據(jù)Q=W=Pt求產(chǎn)生的熱量；
當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合時(shí)，電路為L(zhǎng)、R₂的并聯(lián)電路，
因?yàn)閁=U_L=U_L額=12V，所以燈泡正常工作，則P_L=P_L額=6W，Q=W=Pt=6W×5×60s=1800J．
（2）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合，電流表測(cè)量干路電流，利用P=UI求出總功率，減去燈泡的實(shí)際功率就是R₂消耗的電功率．當(dāng)開關(guān)S₁，S₂，S都閉合，電流表測(cè)量干路電流，
總功率P=UI=12V×2A=24W，因?yàn)闊襞菡�常工作，則P_L=6W，所以R₂消耗的電功率P₂=P-P_L=24W-6W=18W．
（3）當(dāng)開關(guān)S₁，S₂都斷開，S閉合時(shí)，電路為R₁與R₁串聯(lián)；然后根據(jù)電流表的量程確定通過滑動(dòng)變阻器的最小電流，從而進(jìn)一步求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值．當(dāng)開關(guān)S₁，S₂都斷開，S閉合時(shí)，電路為R₁與R₂串聯(lián)；
由串聯(lián)電路的總阻值等于各電阻之和可知：當(dāng)R₂最大時(shí)；R_max=R₁+R₂=5Ω+10Ω=15Ω；
根據(jù)歐姆定律可得：此時(shí)電流為I′=，為了確保測(cè)量準(zhǔn)確，要求電流表示數(shù)不小于其量程的，所以I″_min=×3A=1A＞0.8A，最小電流為I_min=1A，由歐姆定律可得：U₁=I_minR₁=1A×5Ω=5V；因?yàn)榇��?lián)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=．
考點(diǎn)：歐姆定律