践行者初中物理电学典题详解第281题

如图所示的电路，电源电压为6V不变，R1=10Ω，滑动变阻器R2的规格为“30Ω 1A”，小灯泡L的额定电压为2.5V，电流表接0~3A的量程，电压表接0~3V的量程。只闭合开关S2时，小灯泡L两端电压为2V（不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:

⑴灯泡L的额定功率；

⑵只闭合开关S3时，调节变阻器R2使小灯泡L正常发光，滑动变阻器接入电路的电阻是多少？

⑶闭合三个开关，为保证电路元件安全，电路总功率的变化范围。

解析:1当只闭合开关S2时:

1.1分析电路图可知:

①R2断路，R1与L串联，

②V测L两端电压UL，

③A测电路中的电流I'；

1.2由题意可知:

①U=6V，

②R1=10Ω，

③UL=2V，

④UL额=2.5V，

⑤不考虑温度对灯丝电阻的影响，

所以I'=(U-UL)/R1

=(6V-2V)/10Ω

=0.4A，

所以RL=UL/I'

=2V/0.4A

=5Ω

所以PL额=(UL额)²/RL

=(2.5V)²/5Ω

=1.25W；

2只闭合开关S3，且调节变阻器R2使小灯泡L正常发光时:

2.1分析电路图可知:

①R1断路，R2和L串联，

②V测L两端电压UL，

③A测电路中电流I''；

2.2由题意可知:

①L正常发光，则UL=UL额=2.5V，

又RL=5Ω，

所以I''=UL/RL=2.5V/5Ω=0.5A，

所以R2两端电压U2=U-UL

=6V-2.5V

=3.5V，

所以R2=U2/I''

=3.5V/0.5A

=7Ω；

3当S1、S2、S3都闭合时:

3.1分析电路图可知:

①L短路，R1与R2并联，

②V短路，

③A测干路电流I

3.2由题意可知:

①电流表接0~3A的量程，

②滑动变阻器R2的规格为“30Ω 1A”，

则可知:R2max=30Ω，

R2支路最大电流为I2max=1A，

③R1支路电流为I1=U/R1=0.6A，

所以电路中的最大电流为

Imax=I1+I2max=1.6A<3A(安全)，

所以Pmax=UImax

=6V×1.6A

=9.6A，

④当R2max=30Ω时，

I2min=U/R2max

=6V/30Ω

=0.2A，

所以Imin=I1+I2min

=0.6A+0.2A

=0.8A，

所以Pmin=UImin

=6V×0.8A

=4.8W，

所以在保证电路元件安全的情况下，

电路总功率的变化范围为4.8W~9.6W。

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