Question

【題目】在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，滑動(dòng)變阻器R是規(guī)格為“20Ω 2A”和“50Ω 1.5A”中的一個(gè)，閉合開(kāi)關(guān)后，電壓表的示數(shù)為6V。

（1）若小燈泡L的I-U關(guān)系圖像如圖乙所示，則開(kāi)關(guān)閉合后，求此時(shí)小燈泡L的電阻RL和消耗的電功率PL；

（2）若將小燈泡L換成一個(gè)定值電阻R0，在電路中正確串聯(lián)兩個(gè)電流表，閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)變阻器連入電路的電阻值為其最大阻值的一半時(shí)，電流表示數(shù)如圖丙、丁所示。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷所用變阻器的規(guī)格，并求出R0可能的阻值。（若不能整除，保留一位小數(shù)）

Answer 1

【答案】(1)15Ω；24W；(2)“20Ω 2A”；20Ω或6.7Ω

【解析】

(1)由甲中電路圖知道，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)電源兩端的電壓，因?yàn)殡妷罕淼氖緮?shù)為6V，所以，電源的電壓是6V，又因?yàn)椴⒙?lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，燈泡兩端的電壓

UL =U=6V

由圖乙知道，此時(shí)通過(guò)燈泡的電流IL =0.4A，由知道，此時(shí)小燈泡L的電阻是

消耗的電功率

PL =UL IL =6V×0.4A=2.4W

(2)由圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A時(shí)示數(shù)為0.18A，電流表量程為0～3A時(shí)示數(shù)為0.9A；由圖丁知道，電流表的量程為0～0.6A時(shí)示數(shù)為0.3A，電流表的量程為0～3A時(shí)示數(shù)為1.5A，當(dāng)變阻器連入電路的阻值為其最大阻值的一半時(shí)，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流分別為

或

由此可知，電流表不可能接在滑動(dòng)變阻器支路上，應(yīng)一個(gè)串聯(lián)在R0 支路，另一個(gè)位于干路。

①若R的規(guī)格為“20Ω 2A”，由于并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，干路電流應(yīng)大于0.6A，則干路電流可能為0.9A、1.5A，

a．若干路電流I=0.9A，則通過(guò)R0 的電流

I0 =I-IR =0.9A-0.6A=0.3A

與另一個(gè)電流表的示數(shù)相符；此時(shí)R0 的阻值

b．若干路電流I=1.5A，則通過(guò)R0的電流

I0 =I-IR =1.5A-0.6A=0.9A

與另一個(gè)電流表的示數(shù)相符；此時(shí)R0 的阻值

②若R的規(guī)格為“50Ω 1.5A”，干路電流應(yīng)大于0.24A，可能為0.3A、0.9A、1.5A，

a．若干路電流I=0.9A，則通過(guò)R0的電流

I0 =I-IR =0.9A-0.24A=0.66A

與另一個(gè)電流表的示數(shù)不符；

b．若干路電流I=1.5A，則通過(guò)R0 的電流

I0 =I-IR =1.5A-0.24A=1.26A

與另一個(gè)電流表的示數(shù)不符；

c．若干路電流I=0.3A，則通過(guò)R0 的電流

I0 =I-IR =0.3A-0.24A=0.06A

與另一個(gè)電流表的示數(shù)不符。

答：（1）此時(shí)小燈泡L的電阻為15Ω，消耗的電功率為2.4W；

（2）變阻器的規(guī)格為“20Ω 2A”，R0的阻值可能為20Ω、6.7Ω。