Question

（9分）如圖所示電路，電源電壓恒為12V，電阻R₁的阻值為5，滑動變阻器R₂上標有“10  3A”的字樣，小燈泡L上標有“12V  6W”的字樣，電流表的量程為0――3A。

（1）當開關S₁、S₂、S都閉合時，求小燈泡L在5min內產生的熱量；
（2）當開關S₁、S₂、S都閉合時，電流表的示數為2A時，求R₂消耗的電功率；
（3）當開關S₁、S₂都斷開，S閉合時，為了確保測量準確，要求電流表示數不小于其量程的1/3，求滑動變阻器R₂接入電路的最大阻值。

Answer 1

（1）1800J．（2）18W．（3）7Ω．

解析試題分析：（1）當開關S₁，S₂，S都閉合時，電路為L、R₂的并聯(lián)電路，由于電源電壓等于燈泡的額定電壓，所以燈泡正常工作，根據Q=W=Pt求產生的熱量；
當開關S₁，S₂，S都閉合時，電路為L、R₂的并聯(lián)電路，
因為U=U_L=U_L額=12V，所以燈泡正常工作，則P_L=P_L額=6W，Q=W=Pt=6W×5×60s=1800J．
（2）當開關S₁，S₂，S都閉合，電流表測量干路電流，利用P=UI求出總功率，減去燈泡的實際功率就是R₂消耗的電功率．當開關S₁，S₂，S都閉合，電流表測量干路電流，
總功率P=UI=12V×2A=24W，因為燈泡正常工作，則P_L=6W，所以R₂消耗的電功率P₂=P-P_L=24W-6W=18W．
（3）當開關S₁，S₂都斷開，S閉合時，電路為R₁與R₁串聯(lián)；然后根據電流表的量程確定通過滑動變阻器的最小電流，從而進一步求出滑動變阻器接入電路的最大阻值．當開關S₁，S₂都斷開，S閉合時，電路為R₁與R₂串聯(lián)；
由串聯(lián)電路的總阻值等于各電阻之和可知：當R₂最大時；R_max=R₁+R₂=5Ω+10Ω=15Ω；
根據歐姆定律可得：此時電流為I′=，為了確保測量準確，要求電流表示數不小于其量程的，所以I″_min=×3A=1A＞0.8A，最小電流為I_min=1A，由歐姆定律可得：U₁=I_minR₁=1A×5Ω=5V；因為串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以R₂兩端的電壓：U₂=U-U₁=12V-5V=7V，
由歐姆定律可得：R₂=．
考點：歐姆定律