8. [长沙期中] 如图所示的电路中,当只闭合开关$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$时,电流表$\mathrm{A}_{2}$测量的是通过灯泡

$\mathrm{L}_3$
的电流;当三个开关都闭合时,电流表$\mathrm{A}_{2}$指针的偏转角度是$\mathrm{A}_{3}$的2倍(电流表量程是0~0.6 A和0~3 A),此时断开开关$\mathrm{S}_{2}$,电流表$\mathrm{A}_{1}$的示数变化了0.4 A,再断开开关$\mathrm{S}_{3}$,电流表$\mathrm{A}_{1}$的示数又变化了0.1 A。则当三个开关都闭合时,在电路安全的前提下,通过灯$\mathrm{L}_{3}$的电流可能为0.9 A或0.1 A
。答案
8. $\mathrm{L}_3$;0.9 A或0.1 A 【点拨】只闭合开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时,$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$会被短路,只有灯泡$\mathrm{L}_3$接入电路,电流表$\mathrm{A}_2$测量通过$\mathrm{L}_3$的电流。由图可知,当开关全部闭合时,三个灯泡并联,$\mathrm{A}_1$测干路的电流,$\mathrm{A}_2$测通过$\mathrm{L}_2$和$\mathrm{L}_3$的电流之和,$\mathrm{A}_3$测通过$\mathrm{L}_1$和$\mathrm{L}_2$的电流之和;当断开开关$\mathrm{S}_2$时,$\mathrm{L}_1$断路,电流表$\mathrm{A}_1$的示数减小0.4 A,则三个开关均闭合时通过$\mathrm{L}_1$的电流$I_1=0.4\ \mathrm{A}$;再断开开关$\mathrm{S}_3$时,$\mathrm{L}_2$断路,电流表$\mathrm{A}_1$的示数减小0.1 A,则三个开关均闭合时通过$\mathrm{L}_2$的电流$I_2=0.1\ \mathrm{A}$;由并联电路的电流特点可知,三个开关均闭合时,电流表$\mathrm{A}_3$的示数$I_{\mathrm{A}3}=I_1+I_2=0.4\ \mathrm{A}+0.1\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{A}$;①已知三个开关均闭合时电流表$\mathrm{A}_2$指针的偏转角度是$\mathrm{A}_3$的2倍,若电流表$\mathrm{A}_2$、$\mathrm{A}_3$的量程相同,则可得此时$\mathrm{A}_2$的示数$I_{\mathrm{A}2}=2I_{\mathrm{A}3}=2×0.5\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{A}$,由此可知$\mathrm{A}_2$、$\mathrm{A}_3$的量程均为0~3 A,根据并联电路的电流规律可得,三个开关均闭合时,通过$\mathrm{L}_3$的电流$I_3=I_{\mathrm{A}2}-I_2=1\ \mathrm{A}-0.1\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{A}$;②三个开关均闭合时电流表$\mathrm{A}_2$指针的偏转角度是$\mathrm{A}_3$的2倍,若$\mathrm{A}_3$的量程仍然为0~3 A,而$\mathrm{A}_2$的量程为0~0.6 A,且$\mathrm{A}_3$的示数仍然为$I_{\mathrm{A}3}=0.5\ \mathrm{A}$,则根据指针偏转角度的关系可知,此时$\mathrm{A}_2$的示数$I_{\mathrm{A}2}'=0.2\ \mathrm{A}$,由并联电路的电流规律可得,三个开关均闭合时,通过$\mathrm{L}_3$的电流$I_3'=I_{\mathrm{A}2}'-I_2=0.2\ \mathrm{A}-0.1\ \mathrm{A}=0.1\ \mathrm{A}$;③三个开关均闭合时电流表$\mathrm{A}_2$指针的偏转角度是$\mathrm{A}_3$的2倍,若$\mathrm{A}_3$的量程为0~0.6 A,而$\mathrm{A}_2$的量程为0~3 A,且$\mathrm{A}_3$的示数仍然为$I_{\mathrm{A}3}=0.5\ \mathrm{A}$,则根据指针偏转角度的关系可知,$\mathrm{A}_2$的示数是$\mathrm{A}_3$示数的10倍,所以此时$\mathrm{A}_2$的示数$I_{\mathrm{A}2}''=10I_{\mathrm{A}3}=10×0.5\ \mathrm{A}=5\ \mathrm{A}>3\ \mathrm{A}$,故假设不成立,这种情况不可能;综上可知,当三个开关都闭合时,在电路安全的前提下,通过灯$\mathrm{L}_3$的电流可能为0.9 A或0.1 A。
9. (跨学科 工程实践)某小组开展“彩灯带设计”实践活动,涉及以下环节:

(1)小组成员打算先将额定电压为11 V的彩灯泡串联成短灯带(如图甲),再将短灯带通过一定方式连接起来,使每一条短灯带都能在220 V电压下安全工作。
①为确保安全,每个彩灯泡两端的电压不能超过其额定电压,则一条短灯带中至少要串联
②将短灯带连接时,小组成员设计了Ⅰ、Ⅱ两种方案(如图乙),请选择正确的方案并阐述理由:
(2)小组成员欲利用闪泡代替彩灯泡,实现“一亮一暗”交替闪烁效果。闪泡的内部结构及工作原理如图丙所示:常温下金属片2与金属片1接触,升温后发生形变就与金属片1断开,温度降低后又恢复原状。据图分析,闪泡接入电路时,应选择a、b、c中的
(1)小组成员打算先将额定电压为11 V的彩灯泡串联成短灯带(如图甲),再将短灯带通过一定方式连接起来,使每一条短灯带都能在220 V电压下安全工作。
①为确保安全,每个彩灯泡两端的电压不能超过其额定电压,则一条短灯带中至少要串联
20
个彩灯泡。②将短灯带连接时,小组成员设计了Ⅰ、Ⅱ两种方案(如图乙),请选择正确的方案并阐述理由:
方案Ⅱ,短灯带的正常工作电压是220 V,并联可使每个短灯带都正常发光
。(2)小组成员欲利用闪泡代替彩灯泡,实现“一亮一暗”交替闪烁效果。闪泡的内部结构及工作原理如图丙所示:常温下金属片2与金属片1接触,升温后发生形变就与金属片1断开,温度降低后又恢复原状。据图分析,闪泡接入电路时,应选择a、b、c中的
a、c
(填字母)两个接线柱。答案
9.(1)①20 ②方案Ⅱ,短灯带的正常工作电压是220 V,并联可使每个短灯带都正常发光 (2)$a$、$c$
10. 如图所示的电路,电源电压为15 V保持不变。
(1)只闭合S₂时,求电压表V₁示数。
(2)当只闭合S₁、S₄时,电流表A示数为0.5 A;当闭合S₁、S₂、S₄时,A₁示数为2 A,求此时通过灯泡L₂的电流。
(3)若将电流表A₁替换为电压表V₃,当闭合S₁、S₃、S₄时,灯泡L₂两端的电压为3 V,并且V₂、V₃两个电压表的示数之比为2:1,求此时灯泡L₃两端的电压。

(1)只闭合S₂时,求电压表V₁示数。
(2)当只闭合S₁、S₄时,电流表A示数为0.5 A;当闭合S₁、S₂、S₄时,A₁示数为2 A,求此时通过灯泡L₂的电流。
(3)若将电流表A₁替换为电压表V₃,当闭合S₁、S₃、S₄时,灯泡L₂两端的电压为3 V,并且V₂、V₃两个电压表的示数之比为2:1,求此时灯泡L₃两端的电压。
答案
10.【解】(1)只闭合$\mathrm{S}_2$时,电路为$\mathrm{L}_1$的简单电路,电压表$\mathrm{V}_1$测电源电压,故电压表$\mathrm{V}_1$示数为15 V。
(2)当只闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_4$时,电路为$\mathrm{L}_3$的简单电路,电流表A示数为0.5 A,即此时通过$\mathrm{L}_3$的电流为0.5 A;当闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$、$\mathrm{S}_4$时,$\mathrm{L}_2$、$\mathrm{L}_3$并联,$\mathrm{A}_1$测干路电流,示数为2 A,故此时通过灯泡$\mathrm{L}_2$的电流$I_2=I-I_3=2\ \mathrm{A}-0.5\ \mathrm{A}=1.5\ \mathrm{A}$。
(3)若将电流表$\mathrm{A}_1$替换为电压表$\mathrm{V}_3$,当闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_3$、$\mathrm{S}_4$时,三灯泡串联,$\mathrm{V}_3$测$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$两端的总电压,$\mathrm{V}_2$测$\mathrm{L}_2$、$\mathrm{L}_3$两端的总电压,灯泡$\mathrm{L}_2$两端的电压为3 V,故$\dfrac{U_{\mathrm{V}2}}{U_{\mathrm{V}3}}=\dfrac{U_2+U_3}{U_1+U_2}=\dfrac{3\ \mathrm{V}+U_3}{U_1+3\ \mathrm{V}}=\dfrac{2}{1}$①。总电压$U=U_1+U_2+U_3=U_1+3\ \mathrm{V}+U_3=15\ \mathrm{V}$②。联立①②可得此时灯泡$\mathrm{L}_3$两端的电压$U_3=9\ \mathrm{V}$。
(2)当只闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_4$时,电路为$\mathrm{L}_3$的简单电路,电流表A示数为0.5 A,即此时通过$\mathrm{L}_3$的电流为0.5 A;当闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$、$\mathrm{S}_4$时,$\mathrm{L}_2$、$\mathrm{L}_3$并联,$\mathrm{A}_1$测干路电流,示数为2 A,故此时通过灯泡$\mathrm{L}_2$的电流$I_2=I-I_3=2\ \mathrm{A}-0.5\ \mathrm{A}=1.5\ \mathrm{A}$。
(3)若将电流表$\mathrm{A}_1$替换为电压表$\mathrm{V}_3$,当闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_3$、$\mathrm{S}_4$时,三灯泡串联,$\mathrm{V}_3$测$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$两端的总电压,$\mathrm{V}_2$测$\mathrm{L}_2$、$\mathrm{L}_3$两端的总电压,灯泡$\mathrm{L}_2$两端的电压为3 V,故$\dfrac{U_{\mathrm{V}2}}{U_{\mathrm{V}3}}=\dfrac{U_2+U_3}{U_1+U_2}=\dfrac{3\ \mathrm{V}+U_3}{U_1+3\ \mathrm{V}}=\dfrac{2}{1}$①。总电压$U=U_1+U_2+U_3=U_1+3\ \mathrm{V}+U_3=15\ \mathrm{V}$②。联立①②可得此时灯泡$\mathrm{L}_3$两端的电压$U_3=9\ \mathrm{V}$。
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