Question

【題目】如圖甲所示的電路，電流表的量程為 0～0.6A、電壓表的量程為 0~3V。滑動變阻器 R 的最大阻值是 20Ω。L 是額定電流為 0.5A 的小燈泡。圖乙為小燈泡的電流隨電壓變化的圖象。閉合開關 S，適當調節滑動變阻器的滑片。當燈泡正常發光時，電壓表示數為 2V。求：

（1）燈泡正常發光時的電阻_____；

（2）在電路安全的情況下，電路消耗的最大總功率___；

（3）在電路安全的情況下，滑動變阻器連入電路的阻值范圍____。

Answer 1

【答案】5Ω2.25W4Ω～7.5Ω

【解析】

由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流。(1)燈泡正常發光時的電流IL＝0.5A,由圖乙可知,此時燈泡兩端的電壓UL＝2.5V，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電源的電壓：U＝UL+UR＝2.5V+2V＝4.5V，由I＝可得，燈泡正常發光時的電阻：RL＝＝＝5Ω， (2)因串聯電路中各處的電流相等，且燈泡正常發光時的電流為0.5A，電流表的量程為0.6A，所以，電路中的最大電流I＝0.5A，此時電路消耗的總功率最大，則P大＝UI＝4.5V×0.5A＝2.25W，（3） 此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，則R小＝＝＝4Ω，當電壓表的示數U′R＝3V時，變阻器接入電路中的電阻最大，此時燈泡兩端的電壓：U′L＝UU′R＝4.5V3V＝1.5V，由圖乙可知,此時電路中的電流I′＝0.4A，則滑動變阻器接入電路中的最大阻值：R大＝＝＝7.5Ω，所以，在電路安全的情況下，滑動變阻器連入電路的阻值范圍是4Ω7.5Ω.