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如图1所示,已知小灯泡L上标有“6V0.5A”字样,R0=20Ω,滑动变阻器R的最大阻值为100Ω.求:(1)小灯泡的电阻(设灯丝电阻不随温度变化);(2)只闭合S1,移动滑动变阻器滑片P,变阻
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如图1所示,已知小灯泡 L上标有“6V 0.5A”字样,R0=20Ω,滑动变阻器R的最大阻值为100Ω.求:

(1)小灯泡的电阻(设灯丝电阻不随温度变化);
(2)只闭合S1,移动滑动变阻器滑片P,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图2所示;当滑片置于某点a 时,电压表示数 Ua=8V.求此时电流表示数及电源电压;
(3)已知电压表量程为0~15V,在电压表示数不超过量程,灯泡两端电压不超过额定值(6V)的情况下,只闭合 S2时,求滑动变阻器连入电路的阻值范围.

(1)小灯泡的电阻(设灯丝电阻不随温度变化);
(2)只闭合S1,移动滑动变阻器滑片P,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图2所示;当滑片置于某点a 时,电压表示数 Ua=8V.求此时电流表示数及电源电压;
(3)已知电压表量程为0~15V,在电压表示数不超过量程,灯泡两端电压不超过额定值(6V)的情况下,只闭合 S2时,求滑动变阻器连入电路的阻值范围.
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答案和解析
(1)由I=
可得,灯泡电阻:RL=
=
=12Ω;
(2)只闭合S1,R0与R串联,由图2可知,当电压表示数Ua=8V时,R=16Ω,
因串联电路中各处的电流相等,则电路中的电流I=Ia=
=
=0.5A,
总阻值R总=R0+R=20Ω+16Ω=36Ω;
由欧姆定律可得,电源电压:U=IR总=0.5A×36Ω=18V;
(3)只闭合S2时,灯泡L与变阻器串联,由于灯泡的额定电压为6V,则灯泡两端的电压最大电压为6V;
则电路中的最大电流:I最大=IL=0.5A,
由欧姆定律可得,最小总电阻:R总最小=
=
=36Ω;
串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
变阻器接入电路中的最小电阻:R最小=R总最小-RL=36Ω-12Ω=24Ω;
为保护电压表的量程,则电压表的最大示数为15V,
由串联电路中总电压等于各分电压之和可得,
灯泡两端的电压为UL′=U-UR最大=18V-15V=3V,
则通过灯泡的最小电流:I最小=
=
=0.25A,
由欧姆定律得,变阻器接入电路中的最大电阻:R最大=
=
=60Ω;
由此可知,滑动变阻器连入电路的阻值范围是24Ω~60Ω.
答:(1)小灯泡的电阻为12Ω;
(2)电流表示数为0.5A,电源电压为18V;
(3)滑动变阻器连入电路的阻值范围为24Ω~60Ω.
| U |
| R |
| UL |
| IL |
| 6V |
| 0.5A |
(2)只闭合S1,R0与R串联,由图2可知,当电压表示数Ua=8V时,R=16Ω,
因串联电路中各处的电流相等,则电路中的电流I=Ia=
| Ua |
| R |
| 8V |
| 16Ω |
总阻值R总=R0+R=20Ω+16Ω=36Ω;
由欧姆定律可得,电源电压:U=IR总=0.5A×36Ω=18V;
(3)只闭合S2时,灯泡L与变阻器串联,由于灯泡的额定电压为6V,则灯泡两端的电压最大电压为6V;
则电路中的最大电流:I最大=IL=0.5A,
由欧姆定律可得,最小总电阻:R总最小=
| U |
| I最大 |
| 18V |
| 0.5A |
串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
变阻器接入电路中的最小电阻:R最小=R总最小-RL=36Ω-12Ω=24Ω;
为保护电压表的量程,则电压表的最大示数为15V,
由串联电路中总电压等于各分电压之和可得,
灯泡两端的电压为UL′=U-UR最大=18V-15V=3V,
则通过灯泡的最小电流:I最小=
| U′L |
| RL |
| 3V |
| 12Ω |
由欧姆定律得,变阻器接入电路中的最大电阻:R最大=
| UR最大 |
| I最小 |
| 15V |
| 0.25A |
由此可知,滑动变阻器连入电路的阻值范围是24Ω~60Ω.
答:(1)小灯泡的电阻为12Ω;
(2)电流表示数为0.5A,电源电压为18V;
(3)滑动变阻器连入电路的阻值范围为24Ω~60Ω.
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