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如图所示,电源电压恒为6V,R1为“30Ω,1A”的滑动变阻器,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.图中虚线框内接有两个定值电阻R2和R3(未画出),它们的铭牌分别为:R2“□Ω,0.4A”
题目详情
如图所示,电源电压恒为6V,R1为“30Ω,1A”的滑动变阻器,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.图中虚线框内接有两个定值电阻R2和R3 (未画出),它们的铭牌分别为:R2“□Ω,0.4A”,R3“16Ω,0.5A”,其中R2的电阻未知.
(1)闭合S1、S3,断开S2,调节R1,使其接入电路的阻值为4Ω,此时电压表的示数为0.8V,求此时电路的总阻值;
(2)闭合S1和S2,断开S3时,调节R1,使其接入电路的阻值为10Ω,此时电流表的示数为0.3A.请在答题卷的图中画出虚线框内的电路,并标明电阻名称及大小;
(3)当闭合所有开关时,为保证电路安全,求电路总功率的变化范围.
(1)闭合S1、S3,断开S2,调节R1,使其接入电路的阻值为4Ω,此时电压表的示数为0.8V,求此时电路的总阻值;
(2)闭合S1和S2,断开S3时,调节R1,使其接入电路的阻值为10Ω,此时电流表的示数为0.3A.请在答题卷的图中画出虚线框内的电路,并标明电阻名称及大小;
(3)当闭合所有开关时,为保证电路安全,求电路总功率的变化范围.
▼优质解答
答案和解析
(1)闭合S1、S3,断开S2时,R1与虚线部分串联,电压表测R1电压U1=0.8V,此时R1=4Ω,
电路电流即通过R1电流:I=I1=
=
=0.2A,
电路总阻值:R总=
=
=30Ω;
此时虚线框内的电阻R框=R总-R1=30Ω-4Ω=26Ω;
(2)闭合S1和S2,断开S3时,R1与虚线部分串联,电流表测电路电流I'=0.3A,虚线框内的电阻:
R'框=R总'-R1'=
-R1'=
-10Ω=10Ω<R3,可得此时虚线框内R2接入电路,
R2=R'框=10Ω,
综上可得:闭合S1、S3,断开S2时,R2与R3串联电路接入电路;闭合S1和S2,断开S3时,只有R2接入电路,可得线框内的电路图如图;
(3)当闭合所有开关时,R3短路,R1与R2串联,电压表测R1电压,当电压表示数最大为U大=3V时,变阻器接入电路的电阻最大,此时电路电流最小,由P=UI可得电路总功率最小,
R2两端电压:U2=U-U大=6V-3V=3V,
电路中电流:I小=I2=
=
=0.3A,
P小=UI小=6V×0.3A=1.8W;
由题可知,电路中的最大电流I大=I2额=0.4A,
可得:P大=UI大=6V×0.4A=2.4W.
即电路功率变化范围为:1.8W-2.4W.
答:(1)闭合S1、S3,断开S2,调节R1,使其接入电路的阻值为4Ω,此时电压表的示数为0.8V,此时电路的总阻值为30Ω;
(2)如图所示;R2为10Ω;
(3)当闭合所有开关时,为保证电路安全,电路总功率的变化范围1.8W-2.4W.
电路电流即通过R1电流:I=I1=
U1 |
R1 |
0.8V |
4Ω |
电路总阻值:R总=
U |
I |
6V |
0.2A |
此时虚线框内的电阻R框=R总-R1=30Ω-4Ω=26Ω;
(2)闭合S1和S2,断开S3时,R1与虚线部分串联,电流表测电路电流I'=0.3A,虚线框内的电阻:
R'框=R总'-R1'=
U |
I′ |
6V |
0.3A |
R2=R'框=10Ω,
综上可得:闭合S1、S3,断开S2时,R2与R3串联电路接入电路;闭合S1和S2,断开S3时,只有R2接入电路,可得线框内的电路图如图;
(3)当闭合所有开关时,R3短路,R1与R2串联,电压表测R1电压,当电压表示数最大为U大=3V时,变阻器接入电路的电阻最大,此时电路电流最小,由P=UI可得电路总功率最小,
R2两端电压:U2=U-U大=6V-3V=3V,
电路中电流:I小=I2=
U2 |
R2 |
3V |
10Ω |
P小=UI小=6V×0.3A=1.8W;
由题可知,电路中的最大电流I大=I2额=0.4A,
可得:P大=UI大=6V×0.4A=2.4W.
即电路功率变化范围为:1.8W-2.4W.
答:(1)闭合S1、S3,断开S2,调节R1,使其接入电路的阻值为4Ω,此时电压表的示数为0.8V,此时电路的总阻值为30Ω;
(2)如图所示;R2为10Ω;
(3)当闭合所有开关时,为保证电路安全,电路总功率的变化范围1.8W-2.4W.
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