苏州星港学校物理电功率章末练习卷(Word版 含解析)
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苏州星港学校物理电功率章末练习卷(Word 版 含解析)
一、初三物理 电功率 易错压轴题(难)
1.0
U P U I U I R ==-额额额额额().用“伏安法”测未知电阻的阻值. (1)请用笔画线表示导线,将图甲所示的实物连接成完整电路.要求:滑动变阻器的滑片P 向右移动时,电流表示数变小(请勿更改原有导线,导线不能交叉).
(________)
(2)连接电路前,开关必须___.电路接通前,滑动变阻器的滑片P 应该移至图中_____处(选填“A ”或“B ”).
(3)小林闭合开关后,发现电流表示数为零,但电压表有示数,此时电路中的一处故障是待测电阻R x _____(选填“短路”或“断路”).
(4)小林排除故障后,用滑动变阻器调节接入电路中的电阻,对应每次变化各测一次电流值和相应的电压值并记录到表格中.有一次测量电流表的指针如图乙所示,其示数为_____A ;另一次测量电压表的指针如图丙所示,其示数为_____V .小林根据几组实验数据计算出R x 的值,为了进一步减小误差,绘制了R x 的U -I 图像.
(5)另一组的小宇用相同的器材进行实验,并根据自己所记录的实验数据绘制了如图丁所示的U -I 图像.小林发现小宇绘制的U-I 图像和自己绘制的U -I 图像不同,你认为其原因是_____;小林根据小宇的图像也可计算出待测电阻R x =_____Ω.(实验过程中电源电压保持不变).
【答案】 断开 B 断路 0.28 2.6 电压表并联在滑动变阻器的两端 10
【解析】
【分析】
【详解】
(1)滑动变阻器的滑片P 向右移动时,电流表示数变小,说明变阻器连入电路的电阻变
大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)连接电路前,开关必须断开.电路接通前,滑动变阻器的滑片P应该移至图中阻值最大处的B端;
(3)若待测电阻短路,电压表示数为0,不符合题意;若待测电阻断路,电流表示数为零,电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数,符合题意,电路中的一处故障是待测电阻R x断路;
(4)有一次测量电流表的指针如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.28A;另一次测量电压表的指针如图丙所示,电压表分度值为0.1V,其示数为2.6V;
2.
22
15
15
11
:::5:1
525
U U
P P
R R
===
ΩΩ
滑滑小青在测量小灯泡的额定功率实验中。
选用的小灯泡标有2.5V字样。
(1)如图甲是小青测量小灯泡额定功率不完整的实物电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整(______);
(2)连接好电路后闭合开关,小青发现小灯泡没有发光,但电压表有示数,接下来应进行的操作是______ (选填标号);
A.更换小灯泡 B.检查开关是否闭合
C.移动滑动变阻器滑片 D.检查电压表是否断路
(3)实验时,电压表的示数如图乙所示。
则应将滑片向______(选填A或B)端移到某一位置,才能使小灯泡正常工作。
若正常工作时电流表示数为0.5 A,则小灯泡的额定功率为______W;
(4)完成上述实验后,小青又设计了一种测额定功率的方案。
如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻。
请完成下列操作∶①连接好电路,闭合开关S。
将开关S1拨到触点______(选填A或B)。
移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;②保持滑片的位置不
动,再将开关S1拨到另一触点。
读出电压表的示数U2;③用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率,则表达式P=______。
【答案】 C A 1.25W A 21
1
U U
U
R
-
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]电压表测量灯泡的电压,应与小灯泡并联,小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表应接“-”,“+”接线柱。
连接电路如图所示:
(2)[2]小灯泡没有发光,但电压表有示数,说明电压表到电源电路是通路,灯泡不发光可能是灯泡两端实际电压远低于额定电压,所以接下来的操作是移动滑动变阻器滑片,在进一步判断。
故选C。
(3)[3]由图乙可知,此时灯泡的电压为1.9V,使小灯泡正常工作,应将滑动变阻器向A端调节。
[4]若正常工作时电流表示数为0.5A,则小灯泡的额定功率为
2.5V0.5A=1.25W
=
P UI⨯
=
(4)[5]由步骤①中“移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1”,可知改实验步骤实验目的使小灯泡在额定电压下工作,所以开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表示数为小灯泡的额定电压。
[6]用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率,则表达式为
3.则小灯泡额定功率:
()
121
U U U
P
R
-
额
=。
在测量小灯泡的电阻的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)为了测量更精确.电压表应选择的量程是0﹣_______(选填“3”或“15”)V .
(2)小明按图甲连接好电路后,闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡都不亮,电流表有示数,电压表无示数.则故障原因可能是小灯泡_______(选填“短路”或“断路”)
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V ,此时电流表的示数如图乙所示,为_______A .
(4)接着调节滑动变阻器滑片,让电压逐次下调,使灯丝温度不断降低,小灯泡变暗直至完全不发光,测量数据如下表所示.
1234567
/V 2.5 2.1 1.7 1.30.90.50.1/A 0.260.240.210.190.160.05
U I 实验次数电压 电流
综合分析可知,实验中滑动变阻器的滑片逐渐向_______(选填“左”或“右“)端滑动:随着灯丝温度降低,小灯泡的电阻值变_______(选填“大”或“小”).
(5)小明还设计了如图丙所示的电路,测出另一小灯泡的额定功率.已知滑动变阳器R 1的最大阻值为R 0,小灯泡的额定电压为U 额.请完成下列实验步骤:
①闭合开关S ,S 1,调节R 1的滑片,使电压表的示数为U 额;
②接着_______;
③调节R 1的滑片调至最左端,记下电压表示数U 1;将R 1的滑片调至最右端,记下电压表示数为U 2,小灯泡额定功率的表达式:P =_______(用R 0、U 额,U 1、U 2表示)
【答案】3 短路 0.3 左 小 保持变阻器R 1的滑片位置不动,断开S 1闭合S 2,移动变
阻器R 2使电压表不变 2021
U U R (U 1﹣U 2) 【解析】
【详解】
(1)灯的额定电压为3V ,故为了测量更精确电压表应选择的量程是0﹣3V .
(2)若小灯泡短路,灯不亮,电路为通路,电流表有示数,电压表没有示数,符合题意; 若小灯泡断路,则电压表串联在电路中,电流表没有示数,电压表与电源连通测电源电压有示数,不符合题意;所以故障原因可能是小灯泡短路;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V ,此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A ,读数为0.3A ;
(4)根据表中数据,电路中的电流越来越小,由欧姆定律,电路的总电阻越来越大,故实验中滑动变阻器的滑片逐渐向左端滑动; 根据由欧姆定律的变形式U R I
=
,计算灯的电阻分别为8.3Ω、8.1Ω、7.1Ω……2.0Ω,所以随着灯丝温度降低,小灯泡的电阻值变小; (5)小明还设计了如图丙所示的电路,测出另一小灯泡的额定功率.已知滑动变阳器R 1的最大阻值为R 0,小灯泡的额定电压为U 额.请完成下列实验步骤:
①闭合开关S ,S 1,调节R 1的滑片,使电压表的示数为U 额;
②接着,保持变阻器R 1的滑片位置不动,再断开S 1闭合S 2,移动变阻器R 2使电压表示数不变;
根据等效替代的原理知,此时R 2=R L ;
③将R 1的滑片P 调至最左端,记下电压表的示数为U 1;再将R 1的滑片P 调至最右端,记下电压表的示数为U 2,
在③中,将R 1的滑片P 调至最左端,R 1连入电路中的电阻为0,电压表的示数为U 1即为电源电压;再将R 1的滑片P 调至最右端,此时两变阻器串联,电压表的示数为U 2,即为R 2的电压,根据串联电路电流相等和欧姆定律可得:
21220
U U U R R -=, 解得: 22012
U R R U U ; 根据2
U P R
=得小灯泡额定功率的表达式: ()2
22122220012
==U U U P U U U R U R R U U =--额额额. 【点睛】
4.故小灯泡正常发光时电流为:4V 0.8A 5Ω
U I R ===,则小灯泡的额定功率为:5V 40W .8A P U I ==⨯=额额.图甲为测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的实验电路,电源电压恒为3V 不变.
(1)请用笔划线代替导线,将图甲中的实物图连接完整.
(_______)
(2)闭合开关前,滑片应移到滑动变阻器的最______端(选填“左”或“右”).
(3)正确连接好电路,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数;移动滑片,发现除了电流表示数改变外,其余均无变化.经检查,电压表完好,则故障可能是小灯泡______(选填“短路”或“断路”).
(4)排除故障后,移动滑片,实验小组记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的I-U图象,由图象可计算出小灯泡的额定功率为______W.
(5)实验过程中,当电压表示数为1V时,滑动变阻器连入电路的阻值为______Ω.
【答案】左短路0.7510
【解析】
【详解】
第一空.灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,变阻器按一上一下接入电路中,如下所示:
;
第二空.闭合开关前,滑片应移到滑动变阻器的阻值最大处,即最左端;
第三空.正确连接好电路,闭合开关,发现电流表有示数,则电路为通路,灯泡不亮,电
压表无示数,因电压表完好,故障可能是小灯泡短路;
第四空.根据绘制成的图乙所示的I-U图象,灯在额定电压下的电流为0.3A,则小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
第五空.实验过程中,当电压表示数为1V时,电流为0.2A,根据串联电路分压的规律及欧姆定律,滑动变阻器连入电路的阻值为:
5.如图所示,电源电压为6V,图甲为伏安法测电阻的电路图;图乙为连接不完整的实物图.
(1)对照电路图甲,用笔画线代替导线将图乙中未连接部分连接起来.____.
(2)如果实验操作中出现:电流表有示数,电压表示数为0的现象,其故障可能是
(_________)
A.电流表的正、负接线柱接反
B.电压表的量程选小了
C.电阻R发生了短路
D.把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
(3)电路连接正确后,闭合开关,若将滑片P向左移动时,电压表示数____(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(4)实验过程中,电流表和电压表的示数如图所示,此时测得的R x=____Ω.
(5)此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,其目的是____.
【答案】 C 变大 5 减小实验误差
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]伏安法测电阻的实物连接图的连接方法,先将电压表外出来,把其它元件串联连接起来,最后将电压表并在待测电阻两端即可,注意滑动变阻器连接要一上一下两接线柱才有变阻作用,注意电流表和电压表的量程及接线柱的正负.
(2)[2]实验操作中,电流表有示数,说明电路是通路,电压表示数为0说明待测电阻短路,所以其故障可能是电阻R发生了短路,故选C.
(3)[3]电路连接正确后,闭合开关,若将滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路电阻变小,根据串联电路分压特点,滑动变阻器分得电压降低,待测电阻分得电压升高,所以电压表示数变大.
(4)[4]电流表和电压表的示数如图所示分别是0.5A和2.5V,根据欧姆定律得,此时测得
的电阻
2.5V
=5
0.5A
x
U
R
I
==Ω.
(5)[5]此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,这是为了测量一个物理量的值,其目的是减小实验误差.
6.在“测小灯泡电功率实验”中,电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V.
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮).
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调至最_________(填“左”或“右”)端.
(3)闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路故障原因是
_____________.
(4)故障排除后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为1.5V时,电流表示数如图乙所示,则此时小灯泡的功率为___W.若使小灯泡正常发光,应将滑片向_________(填“左”或“右”)端移动.
(5)若将图甲中小灯泡换成定值电阻,其他元件不变,下列实验可完成的是()
A.探究通电导体产生的热量与电阻的关系
B.探究电流与电压的关系
C.探究电流与电阻的关系
【答案】(1)如图所示
(2)左(3)小灯泡断路(或小灯泡灯丝断了或小灯泡接触不良)(4)0.48 右(5)B 【解析】
试题分析:(1)滑动变阻器要接一上一下两个接线柱,由电源电压为3V可知电压表选小量程0-3V,与小灯泡并联,连线如图所示.
(2)闭合开关前滑动变阻器滑片要移到阻值最大处,如图应移动到左端.(3)电流表无示数说明电路有断路故障,又电压表有示数,说明电压表两接线柱与电源相连电路为通路,故与电压表并联的小灯泡处断路.(4)由图乙可见电流为0.32A,此时小灯泡功率为P=UI=1.5V×0.32A=0.48W,要使小灯泡正常发光需要将灯泡两端电压提升到额定电压2.5V,故应减小滑动变阻器接入电路电阻,将滑片向右移,(5)该电路无法比较产生热量的多少,A选项错误;可以通过移动滑片改变电路中的电流和定值电阻两端的电压,从而探究电流与电压的关系,B选项符合题意,选填B;探究电流与电阻的关系需要改变电阻值进行多次实验,只有一只定值电阻无法完成实验,C选项不符合题意.
答案:(1)如图所示(2)左
(3)小灯泡断路(或小灯泡灯丝断了或小灯泡接触不良)(4)0.48 右(5)B
7.点睛:难点是最后一问,要理解此种没有电流表测量电功率的原理,此方法利用了等效的原理,即灯和R1分别与R2串联,使电压表的示数都为灯的额定电压,此时电阻R1与灯是等效的,即R1此时的电阻等于灯正常发光时的电阻,后面的步骤再灵活运用欧姆定律得出R1的表达式,最后得出灯泡额定功率的表达式。
某校两个实验小组在测定小灯泡电功率的实验中,被测小灯泡的额定电压为2.5V.实验桌上提供有如下器材:电源(电压6V且恒定不变)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(50Ω 1A)各一只,导线若干.
(1)晓丽同学所在实验小组按照如图甲所示的电路进行实验.
①用笔画线代替导线,将如图甲所示的实物电路连接完整.
②连接电路时,开关应该.
③ 闭合开关,移动变阻器的滑片P的过程中,观察到电流表示数几乎接近最大值时,小灯泡仍然不亮,且电压表无示数,其原因可能是.
④ 排除故障后,闭合开关,移动滑片P至电压表的示数如图乙所示,其读数为 V.要使小灯泡正常发光,滑片P应向(选填“A”或“B”)端移动.
⑤ 多次改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,并绘制出如图丙所示的图像.由图像,小灯泡的额定功率是 W.
(2)晓丽同学所在的实验小组的滑动变阻器已损坏(其它器材和规格不变),老师提供了另一只滑动变阻器(10Ω 1A),小组同学讨论后发现,若要继续用已连接完整的图甲所示电路来测出小灯泡的额定电功率.至少还要在原电路中联(选填“串”或“并”)一个Ω的电阻.
【答案】(1)1如图所示
②断开③灯泡短路④1.1 A ⑤0.5.(2)串 7.5
【解析】
试题分析:(1)①在连接电路时,电压表与所测用电器并联,其电路连接如图所示;②为避免电路在连接过程中发生短路,故电路在连接过程中开关应处于断开状态;③小灯泡不亮的原因是:灯泡短路、断路或实际功率太小,由题意知,电流表示数几乎接近最大值,电压表无示数,故发生故障的原因是灯泡短路;④由图乙知电压表的示数为1.1V,小于灯泡的额定电压2.5V,应使滑动变阻器接入电路中的电阻变小,故应向A端移动;⑤由图丙知小灯泡正常发光时通过的电流为0.2A,则小灯泡的额定功率为P额
=2.5V×0.2A=0.5W.(2)接入电阻R x后,由题意知R x、R p=10Ω与小灯泡串联,电源电压U=6V,灯泡正常发光时通过的电流I=0.2A,电阻R L=2.5V/0.2A=12.5Ω,则电路中的总电阻R=U/I=6V/0.2A=30Ω,R x=R-R L-R p=30Ω-12.5Ω-10Ω=7.5Ω
考点:伏安法测量小灯泡的电功率实验过程
8.为了研究小灯泡在不同电压下工作时(实际电压不允许超过额定电压的五分之一),消
耗的电功率是否相同,某同学选取一个额定电压为2.5V的小灯泡.
(1)请你帮他设计电路,并画出电路图;
(________)
(2)他还准备了:蓄电池(6V),电流表(0~0.6A 0~3A)、电压表(0~3V
0~15V)、滑动变阻器R1(10Ω 0.6A)、滑动变阻器R2(50Ω 0.6A)、开关、导线若干.为了完成实验,应选择滑动变阻器_____接入电路,电压表选用_____量程;
(3)由实验测得,通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示.由图可知,小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流是_____A,此时消耗的电功率为_____W;
(4)通过数据分析可以得出:_____.
【答案】 R2 0﹣3V 0.20.5小灯泡在不同电压下的功率不同
【解析】
【分析】
(1)由实验目的确定要测量的量结合归纳法,据此画出电路图;
(2)(3)灯在额定电压下灯正常发光,根据通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线找到,小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流,此时消耗的电功率为P=U L I求灯的额定功率;根据欧姆定律求灯正常发光时的电阻大小,根据串联电路电压的规律和分压原理确定灯正常发光时变阻器连入电路中的电阻大小确定变阻器的规格;
(4)分别求出灯在不同电压下的功率得出结论.
【详解】
(1)研究小灯泡在不同电压下工作时(实际电压不允许超过额定电压的五分之一),消耗的电功率是否相同,故应用电压表测量出灯电压,用电流表测出此时灯的电流,根据P=UI 求灯的实际功率,为得出普遍性的规律,要多次测量,故要将滑动变阻器串联在电路中,如下所示:
(2)(3)灯在额定电压下灯正常发光,由通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线可知,小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流是0.2A ,此时消耗的电功率为:
P=U L I=2.5V×0.2A=0.5W;
灯正常发光时的电阻:
2.5V 12.5Ω0.2A
U R I ===, 灯正常发光时变阻器分得的电压:U 滑=U ﹣U L =6V ﹣2.5V=3.5V ,
变阻器连入电路中的电阻为: 3.5V 17.5Ω10Ω0.2A
R =
=滑>, 故选用(50Ω 0.6A)滑动变阻器R 2; 因灯的额定电压为2.5V ,又实际电压不允许超过额定电压的五分之一,即
1 2.5V 0.5V 5
⨯=,故灯的实际电压不超过3V ,故电压表选用0~3V 量程; (4)由图中数据可知,灯的电压为U 1=1.5V 时,通过的电流为I 1=0.15A ,灯的实际功率: P 1=U 1I 1=1.5V×0.15A=0.225W;
同理,当灯的电压为3V 时,通过的电流约为0.22A ,灯的实际功率为0.66W ,
小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流是0.2A ,此时消耗的电功率为
P=U L I=2.5V×0.2A=0.5W;
9.所以,小灯泡在不同电压下的功率不同.小梅测量额定电压为2.5V 的小灯泡在不同电压下工作时的电阻,所用电源电压恒为4.5V ,她设计的电路如图甲所示.
(1)小梅记录了小灯泡在不同电压下工作时的电流,当小灯泡两端电压为_____V 时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,读出电流为_____A ,此时小灯泡电阻为_____Ω(结果保留一位小数).
(2)实验中小梅发现,不管怎么样移动滑动变阻器的滑片,都无法使小灯泡两端电压足够小.于是她向老师请教,老师告诉她在原来的电路图上增加一条导线即可,如图丙中a 所示.请你用笔在图丁中将增加的导线a 补画上去.
(________)
(3)小梅发现用图丙的电路可以使小灯泡两端电压的变化范围为_____V到4.5V,为保证电路安全,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于_____端(选填“左”或“右”).(4)小梅用丙的电路测出了不同电压下小灯泡的工作电流,并作出小灯泡的U﹣I图线如图戊所示,由图可知小灯泡的电阻是_____(选填“变化”或“不变化”).小刚注意到电压在0.5V﹣2.5V变化时,U﹣I图线几乎是一条直线,他认为在这个电压范围内小灯泡的
电阻是不变的.你赞同谁的观点?(请回答并说明理由)_____.
【答案】2.5 0.3 8.3 0
右变化的同意小灯泡的电阻是变化的观点,因为通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,根据P=UI,灯的功率变大,灯的温度升高,因灯的电阻随温度的升高而变大,故灯
的电阻随电压的增大而变大
【解析】
【分析】
小灯泡正常发光时,利用欧姆定律
U
R
I
=可以计算小灯泡的电阻;滑动变阻器的分压式接
法,可以使电流表和电压表的读数从0开始,但要注意接法的正确性,接线柱两下一上;小灯泡的电阻是变化的,电阻随温度的升高而变大.
【详解】
(1)小灯泡的额定电压为2.5V,所以当小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡正常发光,由
图可知,此时电流表示数为0.3A,此时小灯泡的电阻为
2.5V
8.3Ω
0.3A
U
R
I
≈
==;
(2)实验中小梅发现,不管怎么样移动滑动变阻器的滑片,都无法使小灯泡两端电压足够小,图中滑动变阻器采用的是限流式接法,可以改成分压式接法,使电流表和电压表的读数从0开始,如图所示:
(3)图丙的电路采用的是滑动变阻器的分压式接法,可以使小灯泡两端电压的变化范围为0V到4.5V,为保证电路安全,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于右端,使电流表和电压表的读数从0开始,保护电流表和电压表的安全使用.
10.【考点定位】测定小灯泡的电功率如图所示是探究小组在科技节上设计的保温箱的简易图,图中L 是温度传感器,电阻不计,作用相当于一个开关,当温度高于某一设定值时,传感器发出信号,电源断开,停止加热;当温度低于某一设定值时,传感器发出信号,接通电源加热,从而使箱内的温度保持在一定范围内.将温度传感器L和一段阻值为32Ω的电热丝接入电源电压恒为24V的电路中(假设电热丝阻值不随温度变化).
(1)保温箱的外壳要选用的材料是_____(选填“热的不良导体”或“热的良导体”);(2)电路工作时,通过电热丝的电流是_____A;电热丝工作1min消耗电能_____J;(3)为了保证某种菌种的培养,保温箱的发热功率需调整为12W,在不改变电源电压和
原电热丝的情况下,应在箱内_____(选填“串”或“并”)联一段阻值为_____Ω的电热丝.【答案】热的不良导体 0.75 1080 串 16
【解析】
试题分析:(1)保温箱是为了不让热量传出来,所以外壳要用热的不良导体来做;(2)由题意可知,电路工作时,通过电热丝的电流为I=U/R=24V/32Ω=0.75A;电热丝工作lmin 消耗电能W=UIt=24V×0.75A×60s=1080J;(3)调整前电热丝的发热功率为P=I2R=18W,调整为12W时,需要增大总电阻,所以应串联一个电阻,当电功率为12W时,总电阻为R总=(24V)2/12W=48Ω,故串联的电阻为48Ω-32Ω=16Ω.。