Question

【題目】如圖是某電器設(shè)備的部分電路，電源電壓U=4.5V保持不變，燈泡L標(biāo)有“6V、6W”字樣．已知閉合開關(guān)S1和S3時(shí)，電路消耗的功率為2.025W，不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化．

（1）求定值電阻R3的阻值；
（2）三個(gè)開關(guān)S1 ， S2 ， S3都閉合時(shí)，求通過電流表的電流大�。�
（3）電壓表的量程為0﹣3V，電流表的量程為0﹣0.6A，滑動(dòng)變阻器R2的阻值在0﹣20Ω內(nèi)可調(diào)，只閉合開關(guān)S2 ， 在保證電表安全的情況下，求燈泡L消耗的電功率的變化范圍．

Answer 1

【答案】
（1）

解：閉合開關(guān)S1和S2時(shí)，電路為R1的簡單電路，

由P= 可得，定值電阻R3的阻值：

R3= = =10Ω

答：定值電阻R3的阻值為10Ω；

（2）

三個(gè)開關(guān)S1，S2，S3都閉合時(shí)，R1與L并聯(lián)，電流表測(cè)干路電路，

由P= 可得，燈泡的電阻：

RL= = =6Ω，

因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，

所以，電路中的總電阻：

R= = =3.75Ω，

通過電流表的電流大小：

I= = =1.2A；

答：三個(gè)開關(guān)S1，S2，S3都閉合時(shí)，通過電流表的電流為1.2A；

（3）

解：只閉合開關(guān)S2時(shí)，燈泡L與R2串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電路，電壓表測(cè)L兩端的電壓，

燈泡的額定電流：

IL= = =1A，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，

所以，電路中的最大電流I大=0.6A，

則燈泡消耗的最大功率：

PL大=I大2RL=（0.6A）2×6Ω=2.16W，

當(dāng)電壓表的示數(shù)最大U2=3V時(shí)，電路中的電流最小，燈泡消耗的電功率最小，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，燈泡兩端的電壓：

UL′=U﹣U2=4.5V﹣3V=1.5V，

燈泡L消耗的最小功率：

PL小= = =0.375W，

所以，燈泡L消耗的電功率的變化范圍0.375W～2.16W．

答：只閉合開關(guān)S2，在保證電表安全的情況下，燈泡L消耗的電功率的變化范圍為0.375W～2.16W．

【解析】（1）閉合開關(guān)S1和S2時(shí)，電路為R1的簡單電路，根據(jù)P= 求出定值電阻R3的阻值；（2）三個(gè)開關(guān)S1 ， S2 ， S3都閉合時(shí)，R1與L并聯(lián)，電流表測(cè)干路電路，根據(jù)P= 求出燈泡的電阻，再根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用歐姆定律求出通過電流表的電流大��；（3）只閉合開關(guān)S2時(shí)，燈泡L與R2串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電路，電壓表測(cè)R2兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程相比較確定電路的最大電流，根據(jù)P=I2R求出燈泡L消耗的最大功率，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)電路中的電流最小，燈泡消耗的電功率最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)P= 求出燈泡L消耗的最小功率，然后得出答案．本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路連接方式的判斷以及最后一問中燈泡消耗最大功率時(shí)的判斷．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式，需要了解歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正確答案．