(2013•李沧区二模)在如图电路中,R1=40Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为60Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表
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解题思路:(1)只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;

(2)只闭合开关S2时,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据Q=I2Rt=

U

2

R

t求出电阻丝R1在120s内产生的热量;

(3)开关S1、S2、S3都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电路,当电流表的示数为0.6A电路消耗的电功率最大,根据P=UI求出其大小;当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路消耗的电功率最小,根据电阻的并联求出电路中的总电阻,利用P=

U

2

R

求出其大小,进一步得出电路的功率变化范围.

(1)只闭合开关S1时,等效电路图如下图所示:

由I=[U/R]可得,电源的电压:

U=IR1=0.2A×40Ω=8V;

(2)只闭合开关S2时,等效电路图如下图所示:

思路:由U=U1+UL⇒U1,利用Q=I2Rt=

U2

Rt⇒电阻丝R1在120s内产生的热量,

因串联电路中总电压等于各分电压之和,

所以,R1两端的电压:

U1=U-UL=8V-3.8V=4.2V,

则电阻丝R1在120s内产生的热量:

Q1=

U12

R1t=

(4.2V)2

40Ω×120s=52.92J;

(3)开关S1、S2、S3都闭合时,等效电路图如下图所示:

当电流表的示数为0.6A电路消耗的电功率最大,则

Pmax=UImax=8V×0.6A=4.8W,

当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路消耗的电功率最小,

因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,

所以,电路中的总电阻:

R=

R1R2

R1+R2=[40Ω×60Ω/40Ω+60Ω]=24Ω,

则电路中的最小功率:

Pmin=

U2

R=

(8V)2

24Ω≈2.67W,

所以,电路的功率变化范围为2.67W~4.8W.

答:(1)电源电压是8V;

(2)只闭合开关S2时,电阻丝R1在120s内产生的热量是52.92J,

思路:由U=U1+UL⇒U1,利用Q=I2Rt=

U2

Rt⇒电阻丝R1在120s内产生的热量;

(3)开关S1、S2、S3都闭合时,为保证电路各元件安全使用,则电路的功率变化范围是2.67W~4.8W.

点评:

本题考点: 欧姆定律的应用;电功率的计算;焦耳定律的计算公式及其应用.

考点点评: 本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、焦耳定律的灵活运用,正确的画出等效电路图是解题的关键.