(2010•南充)设计一个简单的电路,可选用的器材有:直流电源、定值电阻、滑动变阻器、小灯泡、开关和若干导线.要求:电源

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  • 解题思路:(1)由题意可知,小灯泡额定电压小于电源电压,所以必须串联电阻分压.

    (2)已知灯泡的额定电压和额定功率,根据公式R=

    U

    2

    P

    先计算灯泡的电阻,当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路电阻为0,灯泡的功率最大,可以求出定值电阻两端的电压,进一步求出电阻的大小,当P在最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,灯泡功率最小,求出灯泡的实际电压,进一步求出电路电流,根据欧姆定律求出电路总电阻,从而求出滑动变阻器的最大阻值.

    (1)灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电路图如如图所示,

    (2)灯L的电阻:RL=

    U2L

    PL=

    (5V)2

    5W=5Ω,

    P在R'左端时,滑动变阻器接入电路的电阻值为零,灯L的功率为最大,其值为5W,R1两端电压

    U1=U-UL=9V-5V=4V,

    R1=

    U1•RL

    UL=[4V×5Ω/5V]=4Ω,

    P在R'右端时,滑动变阻器接入电路的电阻值为最大值,L的功率最小:PL'=1.25W

    此时L两端的电压为UL',由

    U2L

    PL=

    U′2L

    P/L,得UL'=2.5V,

    电流I′=

    U/L

    RL=[2.5V/5Ω]=0.5A,

    电路总电阻R=[U

    I/=

    9V/0.5A]=18Ω,

    所以滑动变阻器的最大阻值为:R'max=R-R1-RL=9Ω.

    答:定值电阻的阻值和滑动变阻器的最大阻值分别为4Ω和9Ω.

    点评:

    本题考点: 电路图设计;串联电路的电压规律;欧姆定律的应用;电功率的计算.

    考点点评: 本题考查电路的设计和欧姆定律的应用,难点是设计电路图,关键是各种公式及其变形的灵活运用,还要知道串联电路的电压规律.

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