Question

如圖所示電路，燈泡L上標(biāo)有“4V 2W”字樣，R=5Ω，R是最大阻值為20Ω的滑動(dòng)變阻器，其滑片P起初處于中點(diǎn)，電流表的量程是0～0.6A，電壓表的量程是0～3V．則：
（1）只閉合S₁，燈泡L恰好正常發(fā)光，求電源電壓；
（2）只閉合S₂，當(dāng)變阻器接入電路中的電阻為其最大阻值的一半時(shí)，求電路消耗的總功率；
（3）只閉合S₂，求滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）只閉合S₁時(shí)，電路中只有L，而L正常發(fā)光，說(shuō)明電源電壓等于L的額定電壓；
（2）只閉合S₂時(shí)，電阻R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，則根據(jù)P=可求出電路的總功率；
（3）由于電流表和電壓表均有量程限制，所以根據(jù)最大電流求出滑動(dòng)變阻器的最小值，根據(jù)電壓表的最大電壓求出滑動(dòng)變阻器的最大值．
解答：解：（1）只閉合S₁，電路中只有L，且L正常發(fā)光，則電源電壓U=U_額=4V；
（2）只閉合S₂時(shí)，電阻R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，而此時(shí)R_滑=×20Ω=10Ω，
所以電路消耗的總功率P_總==≈1.1W
（3）為了保證電流不超過(guò)電流表的量程，電路的電流最大為：I=0.6A，根據(jù)U=I（R+R₁）即：4V=0.6A（5Ω+R₁）
解得滑動(dòng)變阻器允許接入的最小電阻為：R₁≈1.7Ω
為了保證不超過(guò)電壓表的量程3V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大為：U′=3V，則U=U-U′=4V-3V=1V，
根據(jù)串聯(lián)分壓U′：U=R₂：R，即：3V：1V=R₂：5Ω，解得R₂=15Ω
所以滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍為：1.7Ω～15Ω
答：（1）電源電壓為4V；（2）電路消耗的總功率為1.1W；（3）滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍為1.7Ω～15Ω．
點(diǎn)評(píng)：該計(jì)算題考查了歐姆定律的應(yīng)用及電功率的有關(guān)計(jì)算，在確定滑動(dòng)變阻器接入電阻范圍時(shí)，要從電流表和電壓表的量程入手．