Question

【題目】如圖，電源電壓恒為5V，燈泡L上標(biāo)有“3V　1.5W”字樣，滑動變阻器R2上標(biāo)有“ 　1A”字樣，定值電阻R1阻值為，電流表量程為，電壓表量程為，不計(jì)溫度對燈絲電阻的影響。（結(jié)果保留2位小數(shù)）求：

(1)燈泡正常工作時(shí)電阻；

(2)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，電路最小總功率；

(3)當(dāng)開關(guān)S、S3閉合，S1、S2斷開時(shí)，在確保電路元件安全的情況下，滑動變阻器R2的功率變化范圍。

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

(1)燈泡正常工作時(shí)的電阻

(2)當(dāng)開關(guān) S、S1、S2 閉合，S3 斷開時(shí)，R1、R2并聯(lián)，燈泡短路，則要使功率最小，滑動變阻器應(yīng)滑至最大阻值 處

此時(shí)電路總功率最小

（3）當(dāng)開關(guān) S、S3 閉合，S1、S2 斷開時(shí)，燈泡L和R2串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器電壓。由燈泡的銘牌可知，燈泡兩端最大電壓為3V，此時(shí)變阻器兩端電壓最小為2V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可求變阻器接入電路的電阻最小值

由上式可得

電壓表測量的是變阻器兩端電壓，其量程為，由此可知變阻器兩端電壓最大值為，此時(shí)滑動變阻器接入電路的電阻為最大值

由上式可得

所以在電路安全的情況下，滑動變阻器允許接入的電阻范圍是，燈泡L和R2串聯(lián)，電路中的電流處處相等，通過R2的電流為

R2的電功率

因?yàn)?/span>

所以

當(dāng)R2的接入電阻為可得R2電功率的最大值

滑動變阻器可接入的電阻范圍為，當(dāng)R2的接入電阻為時(shí)，它的電功率

當(dāng)R2的接入電阻為時(shí)，它的電功率

滑動變阻器接入的電阻為或時(shí)，可得R2電功率的最小值，由上式可得R2電功率的最小值為

綜上所述，滑動變阻器R2的功率變化范圍是。

答：(1)燈泡正常工作時(shí)電阻為。

(2)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，電路最小總功率為。

(3)當(dāng)開關(guān)S、S3閉合，S1、S2斷開時(shí)，在確保電路元件安全的情況下，滑動變阻器R2的功率變化范圍為。