Question

【題目】如圖所示，電源電壓恒為6V，燈L標(biāo)有“6V 2W”字樣（燈絲電阻不變），R1＝36Ω，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，當(dāng)S1、S2都斷開且滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A.求：

（1）R2的最大阻值
（2）當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)；
（3）當(dāng)S1、S2都斷開時(shí)，在電路處于安全工作狀態(tài)下，電路消耗的功率范圍.

Answer 1

【答案】
（1）解：由得，燈L的電阻:==18Ω，

根據(jù)歐姆定律可得，總電阻=30Ω，

當(dāng)S1、S2都斷開且滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2與燈L串聯(lián)，

根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和，即R=RL+，

則滑動(dòng)變阻器的最大阻值R2=2（R-RL）=2×（30Ω-18Ω）=24Ω.
答：R2的最大阻值為24Ω.

（2）解：當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，此時(shí)電阻R1與燈L并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器R2被短路，

因?yàn)殡妷罕頊y量滑動(dòng)變阻器R2兩端的電壓，所以電壓表示數(shù)為0

根據(jù)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓都相等，即U1=UL=U=6V，

通過電阻R1 的電流，
通過燈L的電流，

干路電流I總=I1+IL ==0.5A，即電流表的示數(shù)為0.5A.
答：當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)分別為6V、0.5A.

（3）解：當(dāng)S1、S2都斷開時(shí)，滑動(dòng)變阻器R2與燈L串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測量滑動(dòng)變阻器R2兩端的電壓，
根據(jù)可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在最左端時(shí)，電路中的總電阻最小時(shí)，電路消耗的功率最大，
此時(shí)電路中只有燈L且正常發(fā)光，通過燈L的電流：，

電路消耗的最大功率P最大=P額=2W；
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器允許接入的電阻最大，電路中的總電阻最大，電路消耗的功率最小，
此時(shí)燈泡兩端的電壓U′=U-UV=6V-3V=3V，

電路中的電流，電路消耗的最小功率P最小=UI′=6V×A=1W；

當(dāng)S1、S2都斷開時(shí)，在電路處于安全工作狀態(tài)下，電路消耗的功率范圍為1W～2W.
答：當(dāng)S1、S2都斷開時(shí)，在電路處于安全工作狀態(tài)下，電路消耗的功率范圍1W～2W.

【解析】（1）根據(jù)計(jì)算燈泡電阻，S1、S2都斷開，滑動(dòng)變阻器R2的滑片P在中點(diǎn)時(shí)，R2與燈L串聯(lián)，由 計(jì)算總電阻，從而計(jì)算出R2的最大阻值；
（2）當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，電阻R1與L并聯(lián)，R2被短路，電壓表測量R2兩端的電壓，由此可判斷電壓表的示數(shù)；
電流表測量干路電流，計(jì)算出通過L和R1的電流，由并聯(lián)電路電流特點(diǎn)求出干路電流即為電流表的示數(shù)；
（3）根據(jù)P知，當(dāng)R2的滑片在最左端時(shí)，電路中的總電阻最小時(shí)，電路消耗的功率最大，此時(shí)電路中只有燈L且正常發(fā)光，最大功率即為燈L的額定功率；
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器允許接入的電阻最大，電路中的總電阻最大，電路消耗的功率最小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)求出此時(shí)燈L兩端電壓，
根據(jù)求出電路中的電流，由P=UI計(jì)算出最小功率．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式，需要了解歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正確答案．