Question

【題目】如圖（a）所示電路，電源電壓保持不變。小燈泡L標有“4V0.5A”字樣，電流表量程0～0.6A，電壓表量程0～3V，滑動變阻器R1的最大阻值20Ω．只閉合開關S、S1，調節滑動變阻器滑片P，得到電流表與電壓表示數關系如圖（b）所示。求：

（1）小燈泡的額定功率；

（2）電源電壓及定值電阻R2的阻值；

（3）只閉合開關S和S2，移動滑動變阻器的滑片P，小燈泡L的I-U圖象如圖（c）所示，在保證各元件安全工作的情況下，滑動變阻器R1允許的取值范圍。

Answer 1

【答案】（1）2W（2）10Ω（3）2Ω～7.5Ω

【解析】

（1）小燈泡的額定功率：P額＝U額I額＝4V×0.5A＝2W；

（2）只閉合開關S、S1，定值電阻R2和滑動變阻器R1串聯，電壓表測量滑動變阻器R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流，調節滑動變阻器滑片P，得到電流表與電壓表示數關系如圖（b）所示。

由串聯電路的電壓特點和歐姆定律可得，電源電壓：U＝U1+IR2，

在圖（b）中取兩組數據代入公式，可得：

U＝3.0V+0.2A×R2 ﹣﹣﹣﹣①

U＝1.0V+0.4A×R2﹣﹣﹣﹣﹣②

聯立①②解得U＝5V，R2＝10Ω；

（3）只閉合開關S和S2，燈泡L串聯和滑動變阻器R1串聯，電壓表測量滑動變阻器R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流，

由串聯電路的分壓規律可知，當電壓表示數最大為3V時，R1接入電路的電阻最大，

此時小燈泡兩端電壓為：UL＝U﹣U1大＝5V﹣3V＝2V，

由圖（c）可知電路中最小電流：I最小＝0.4A，

則R1接入電路的最大電阻：R1大7.5Ω；

燈泡L正常工作時電流：I最大＝0.5A＜0.6A（電流表安全），燈泡L正常工作時的電壓為4V，

此時滑動變阻器兩端的電壓：U1小＝U﹣UL額＝5V﹣4V＝1V，

則R1接入電路的最小電阻：R1小2Ω，

所以R1允許的取值范圍是2Ω～7.5Ω。

答：（1）小燈泡的額定功率為2W；

（2）電源電壓為5V，定值電阻R2的阻值為10Ω；

（3）只閉合開關S和S2，滑動變阻器R1允許的取值范圍為2Ω～7.5Ω。