Question

17．如圖所示，L是標(biāo)有“2V，0.5A”字樣的燈泡（忽略溫度對(duì)燈泡電阻的影響），電流表A₁，電流表A的量程均為0～0.6A，電源電壓保持不變．將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至b端．
（1）求小燈泡的阻值
（2）閉合S₁、S₂電壓表示數(shù)為6.0V，電流表A1的示數(shù)為0.10A，電流表A的示數(shù)為0.30A．求滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（3）斷開(kāi)S₁，S₂，為了保證電路的安全，求滑動(dòng)變阻器的阻值取值范圍．

Answer 1

分析 （1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)歐姆定律可求燈泡的電阻；
（2）斷開(kāi)S₁、閉合S₂，電路中只有滑動(dòng)變阻器，電壓表的讀數(shù)就是電源電壓，由歐姆定律可求得滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（3）閉合S₁、S₂，電阻R₁并聯(lián)在電源上，由歐姆定律可求得R₁的阻值．
斷開(kāi)S₁、S₂，滑動(dòng)變阻器與電燈串聯(lián)，由電流表和電壓表的安全來(lái)確定滑動(dòng)變阻器的變化范圍．

解答 解：（1）根據(jù)公式I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
（2）斷開(kāi)S₁、閉合S₂，電燈被短路，電阻R₁沒(méi)有接入電路，只有滑動(dòng)變阻器接入電路，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，也是電源的電壓，電源電壓U=6V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
（3）斷開(kāi)S₁、S₂，滑動(dòng)變阻器與電燈串聯(lián)，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，由于在（2）中的電壓表的讀數(shù)為6V，故電壓表用的是0-15V的量程，最大電壓大于電源電壓，電壓表不會(huì)超過(guò)量程．故應(yīng)從電流表與電燈的因素考慮，電燈的額定電流為0.5A，故電路中的電流不能超過(guò)0.5A，此時(shí)電路的總電阻為R_總=$\frac{U}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，滑動(dòng)變阻器的最小阻值R_小=R_總-R_燈=12Ω-4Ω=8Ω．
所以滑動(dòng)變阻器的取值范圍為8?～20?．
答：（1）小燈泡的阻值為4Ω；
（2）滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20歐；
（3）滑動(dòng)變阻器的變化范圍為8Ω～20Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了開(kāi)關(guān)的狀態(tài)對(duì)電路的連接方式的影響和利用歐姆定律的綜合計(jì)算．要仔細(xì)判斷用電器在開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)下的連接形式，靈活應(yīng)用電學(xué)中的公式，用不同的上下標(biāo)表示清楚不同的物理量．