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如图所示,电源电压恒为20V,小灯泡L标有“12V 4.8W”字样,滑动变阻器R...

如图所示,电源电压恒为20V,小灯泡L标有“12V 4.8W”字样,滑动变阻器R2标有“50Ω  1A”字样,电压表使用的量程为0~15V,电流表使用的量程为0~0.6AR1为一定值电阻。当闭合开关S1时,灯泡L恰好正常发光,不计温度对灯丝电阻的影响,那么,通电15sR1消耗的电能为__________J;在保证电路安全情况下,电路消耗的最大功率与最小功率之比为__________

 

48 12∶1 【解析】 [1]灯泡L正常发光时的电流 IL==0.4A 当闭合开关S1时,灯泡和R1串联,灯泡L恰好正常发光,灯泡两端的电压是12V,由串联电路电压的规律可知电阻R1两端的电压 U1=U-UL=20V-12V=8V 由串联电路电流的规律可知通过R1的电流等于灯泡L1的电流,即 I1=IL=0.4A 通电15s,R1消耗的电能为 W=U1I1t=8V×0.4A×15s=48J [2]灯泡的电阻 RL==30Ω R1的阻值 R1==20Ω 若闭合S1、S2、S3时,灯泡被短路,滑动变阻器和定值电阻R1并联,由变阻器的字样可知通过变阻器的最大电流是1A,此时变阻器的电功率最大 P滑最大=UI滑最大=20V×1A=20W R1的电功率 P1==20W 电路的最大功率 P最大= P滑最大+ P1=20W+20W=40W 灯泡的电阻大于定值电阻R1的阻值,所以只闭合开关S3时,灯泡和滑动变阻器串联,当电压表示数最大为15V时,滑动变阻器的电阻最大,电路的总电阻最大,总功率最小,灯泡两端的电压为 UL′=U-U滑′=20V-15V=5V 通过灯泡的电流 IL小= 电路的最小功率 P最小= UIL小=20V×A=W 电路消耗的最大功率与最小功率之比为 P最大∶P最小=40W∶W=12∶1  
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C.小灯泡L正常发光时,变阻器R消耗的电功率为3W

D.滑动变阻器接入电路的最小阻值为10Ω

 

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