問題詳情:
在如圖所示的電路中,電流表的量程為0~0.6A,電壓表的最程為0~3V,R3=4Ω.求(畫出相應的等效電路圖):
(1)只閉合開關S1時,電路消耗的功率為4W,則電源電壓U=?
(2)只閉合開關S2時,燈泡R1正常發光,R3消耗的功率為0.64W,則燈泡的電阻R1=?(寫出該小題的解題思路後再求解)
(3)只閉合開S3時,在不損壞電流表、電壓表和燈泡的情況下,則變阻器R2的取值範圍是多少?
【回答】
【考點】電功率的計算;等效電路;歐姆定律的應用;電阻的串聯.
【分析】(1)只閉合開關Sl時,電路為R3的簡單電路,根據U=求出電源的電壓;
(2)只閉合開關S2時,燈泡R1、R3串聯,先根據串聯電路的電流特點求出電路中電流,根據U=求出R3兩端的電壓,再根據串聯電路的電壓特點求出電阻R1兩端的電壓,最後根據歐姆定律求出燈泡的電阻R1的阻值;
(3)只閉合開關S3時,滑動變阻器和燈泡串聯,根據電流表的量程和燈泡的額定電流確定電路中的最大電流,先根據歐姆定律求出電路的總電流,再根據串聯電路的電阻特點求出滑動變阻器接入電路的最小阻值;根據串聯電路的電阻分壓特點可知,滑動變阻器兩端的電壓為3V時接入電路的電阻最大,根據串聯電路的電壓特點和歐姆定律求出電路中的電流,進一步根據歐姆定律求出其最大值,從而得出變阻器R2的取值範圍.
【解答】解:(1)只閉合開關Sl時,等效電路如下圖:
電源的電壓為U===4V;
(2)只閉合開關S2時,等效電路如下圖:
思路一:R1=R﹣R3→R=→I=I3=,
思路二:R1=
電路中電流為I1=I3===0.4A,
此時R3兩端的電壓為U3===1.6V,
電阻R1兩端的電壓為U1=U﹣U3=4V﹣1.6V=2.4V;
電阻R1的阻值為R1===6Ω;
(3)只閉合開關S3時,等效電路如下圖:
①燈泡正常發光時的電流為0.4A,電流表的量程為0~0.6A,
則電路中的最大電流為I=0.4A,
此時電路中的總電阻為R===10Ω,
滑動變阻器接入電路的最小值為R2=R﹣R1=10Ω﹣6Ω=4Ω;
②當滑片右移時,在不損壞電壓表的情況下有:
電壓表的示數U2=3V,
R1兩端的電壓為U1′=U﹣U2=4V﹣3V=1V,
此時通過滑動變阻器的電流為I2=I1′===A,
滑動變阻器接入電路的最大阻值為R2===18Ω;
∴變阻器R2的阻值範圍是4~18Ω.
答:(1)電源電壓為4V;(2)燈泡的電阻為6Ω;(3)變阻器R2的取值範圍為4~18Ω.
知識點:電功率
題型:計算題