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【題目】如圖所示的電路中,電源電壓為5V且保持不變,電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V,R1為滑動變阻器,R2=20Ω,燈泡L標有“4V1.6W”字樣(不考慮溫度對燈絲電阻的影響).在儀表和燈泡安全工作的情況下,求:
(1)開關S1斷開,S2和S3閉合時,滑動變阻器R1消耗的最大功率;
(2)開關S1閉合,S2和S3斷開時,滑動變阻器R1允許的取值范圍.

【答案】
(1)解:開關S1斷開,S2和S3閉合時,滑動變阻器R1和R2并聯,滑動變阻器R1兩端的最大電壓為5V,

由I= ,可得流經R2的電流I2= = =0.25A,

∵電流表測干路中的電流,

∴流經滑動變阻器R1的最大電流I1=0.6A﹣0.25A=0.35A,

則滑動變阻器R1消耗的最大功率P1=U1I1=5V×0.35A=1.75W;

答:開關S1斷開,S2和S3閉合時,滑動變阻器R1消耗的最大功率為1.75W;


(2)解:燈泡L的電阻RL= = =10Ω,

開關S1閉合,S2和S3斷開時,R1與L串聯,

由電壓表量程為0~3V,可知滑動變阻器R1的最大電壓為3V,則燈泡兩端電壓為2V,

則電路中的最小電流I1= =0.2A;

則滑動變阻器R1的最大阻值R最大= =15Ω,

當燈泡L兩端電壓為4V時,滑動變阻器R1的最小電壓為1V,此可求得電路中的最大電流 = =0.4A,

滑動變阻器R1的最小阻值R最小= =2.5Ω.

即滑動變阻器R1允許的取值范圍在2.5Ω~15Ω之間.

答:開關S1閉合,S2和S3斷開時,滑動變阻器R1允許的取值范圍在2.5Ω~15Ω之間.


【解析】(1)開關S1斷開,S2和S3閉合時,滑動變阻器R1和R2并聯,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測干路中的電流;根據R2=20Ω,可求得流經R2的電流,然后可求得滑動變阻器R1的電流,再根據P=UI可求得滑動變阻器R1消耗的最大功率;(2)開關S1閉合,S2和S3斷開時,R1與L串聯,根據燈泡L標有“4V1.6W”字樣,求得燈泡L的電阻, 根據電壓表量程為0~3V,可知滑動變阻器R1的最大電壓為3V,則燈泡兩端電壓為2V,由此可求得電路中的電流,然后可求得滑動變阻器R1的最大阻值;
當燈泡L兩端電壓為4V時,滑動變阻器R1的最小電壓為1V,此可求得電路中的電流,然后可求得滑動變阻器R1的最小阻值.

練習冊系列答案
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(2)閉合開關前,滑動變阻器滑片P應該位于端(選填“A”或“B”);
(3)閉合開關后發(fā)現:電流表沒有示數,燈泡不亮,電壓表示數接近電源電壓.則此時電路故障為;
(4)故障排除后,閉合開關,調節(jié)滑動變阻器滑片P,使燈泡正常發(fā)光,此時電流表示數如乙圖所示,則電路中的電流值為A,待測燈泡的額定功率為W;
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(2)小雯將蠟燭、水凸透鏡和光屏調整至圖乙所示的位置時,光屏上出現清晰的燭焰像,此像的性質是倒立、的實像,小雯接著在蠟燭和光屏位置都不變的情況下,將水凸透鏡移至光具座cm刻度處,再次得到清晰的燭焰像.然后,小雯利用注射器從水凸透鏡中向外抽少許水,光屏上原來清晰的像變得模糊不清,小雯要想重新得到清晰的燭焰像,在蠟燭和水凸透鏡的位置都不變的情況下,應將光屏向(選填“遠離”或“靠近”)水凸透鏡的方向移動.

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(2)為了研究像和物到鏡面距離的關系,應多次改變 , 重復實驗.
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