Question

【题目】如图甲所示的电路，电源电压5V保持不变。小灯泡L标有“4V，1.6W”字样，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，定值电阻R2＝20Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。求：

(1)小灯泡正常工作时的电阻是多少？

(2)只闭合开关S、S2和S3，移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时，此时滑动变阻器R1消耗的电功率是多少？

(3)只闭合开关S和S1，移动滑动变阻器R1的滑片P，小灯泡L的I—U图象如图乙所示，在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是多少？

Answer 1

【答案】(1)10Ω；(2)1.25W；(3)2.5Ω~12Ω

【解析】

本题考查动态电路计算，根据欧姆欧姆定律，电功率等知识分析求解。

(1)灯泡L标有“4V，1.6W”字样表示灯的额定电压为4V，额定功率为1.6W，根据，灯的电阻

(2)只闭合开关S、S2和S3，移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时，变阻器和R2并联，电流表测总电流，则总电流I＝0.5A，

根据并联电路电压的规律和欧姆定律，通过R2的电流

由并联电路电流的规律，通过动变阻器R1的电流

滑动变阻器R1消耗的电功率是

(3)只闭合开关S和S1，灯与变阻器串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，根据P＝UI，灯正常工作时的电流

电流表量程为0 ~ 0.6A，根据串联电路电流的规律，电路中的最大电流为I大＝0.4A，此时灯正常发光，由欧姆定律和电阻的串联规律，变阻器有最小阻值，由图乙知，灯泡的电压为4V，由串联电路电压的规律和欧姆定律，滑动变阻器R1的最小阻值

因电压表的量程为0~3V，电压表的最大示数为U大＝3V时，变阻器连入电路中的电阻最大，由串联电路电压的规律，灯的最低电压

由图象可知，此时通过灯的电流为0.25A，由欧姆定律和串联电路电流的规律，变阻器连入电路中的最大电阻

故滑动变阻器R1允许的取值范围是2.5Ω~12Ω。

答：(1)小灯泡正常工作时的电阻是10Ω；

(2)只闭合开关S、S2和S3，移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时，此时滑动变阻器R1消耗的电功率是1.25W；

(3)在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是2.5Ω~12Ω。