Question

【題目】將一個標有“4V 4W”字樣的小燈泡與一個“10Ω 1A”的滑動變阻器串聯接入如圖甲所示電路。已知電源電壓為不小于2V的整數，且保持不變，燈絲電阻不變。閉合開關S，滑動變阻器的滑片P滑到距一端五分之二的位置時（可能左半部分接入電路，也可能右半部分接入電路），電流表A的示數如圖乙所示。求：

(1)燈泡的電阻；

(2)電源電壓；

(3)在保證電路安全的情況下，求該電路電功率的變化范圍。（結果除不盡時，請保留1位小數）

Answer 1

【答案】(1)4Ω；(2)4V；(3)1.1W~2.4W。

【解析】

(1)由可得燈泡的電阻；

(2)由電路圖知，燈與變阻器串聯，電流表測電路中電流，根據變阻器規格確定電流表量程，從而得到電路中電流；再根據串聯電路特點和歐姆定律計算電源電壓；

(3)在保證電路安全的情況下，根據串聯電路特點和電功率公式計算電路電功率的變化范圍。

(1)已知燈泡的額定電壓和額定功率，由可得燈泡的電阻：

；

(2)由電路圖知，燈與變阻器串聯，電流表測電路中電流；串聯電路中電流處處相等，若電流表使用0-3A量程，由圖乙知電流表示數為2A，大于變阻器允許通過最大電流，所以電流表使用的是0-0.6A量程，電流中電流為0.4A，滑動變阻器的滑片P滑到距一端五分之二的位置，若距左端五分之二，接入阻值：

，

由歐姆定律可得電源電壓：

，

若變阻器滑片距右端五分之二，此時接入電路的阻值：

，

由歐姆定律可得電源電壓：

，

因為電源電壓為不小于2V的整數，所以電源電壓為4V；

(3)當滑片在右端時，變阻器連入阻值最大，電路中電流最小，由串聯電路特點和歐姆定律可得電路中最小電流：

，

所以電路中最小功率：

，

由知燈泡正常發光電流：

，

而電流表使用的是0-0.6A量程，為保證電路安全所以電路中最大電流，則電路中最大功率：

，

即電路電功率的變化范圍為1.1W~2.4W。

答：(1)燈泡的電阻為4Ω；(2)電源電壓為4V；(3)在保證電路安全的情況下，該電路電功率的變化范圍是1.1W~2.4W。