《2026年金考卷中考45套汇编物理河北专版》

20.(6分)如图15所示,电源电压不变,滑动变阻器R标有"50Ω 1A",小灯泡L标有"6V 0.5A"字样。闭合开关,当滑片P在某一位置时,电压表示数为2V,电流表示数为0.5A,小灯泡L的I-U图像如图16所示。
(1)求小灯泡L正常发光时的电阻。
(2)求电源电压。
(3)将电源更换为可调电压电源,已知电流表测量范围为0~0.6A,电压表测量范围为0~15V。在保证电路安全的情况下,电源电压取某值后,闭合开关,移动滑片P,发现通过小灯泡L的电流都可以在0.2~0.5A之间连续变化。求满足上述条件的电源电压的取值范围。

答案： 20. (共6分)
(1)小灯泡正常发光时的电阻$R_{L} = \frac{U_{L}}{I_{L}} = \frac{6V}{0.5A} = 12\Omega$
(2)当电流表示数$I_{L} = 0.5A$，此时小灯泡恰好正常发光，其两端电压$U_{L} = 6V$，电压表示数$U_{V} = 2V$，因此电源电压$U = U_{L} + U_{V} = 6V + 2V = 8V$
(3)①当滑片P在最左端，调节电源电压，电路中的电流增至0.5A时，灯泡正常发光，电源电压$U_{1} = U_{L} = 6V$
电源电压保持6V不变，变阻器接入电路的阻值增加，电路中的电流减小，当电流减小到$I_{最小} = 0.2A$时，灯泡两端的电压$U_{L}' = 1V$，变阻器两端的电压$U_{R} = U_{1} - U_{L}' = 6V - 1V = 5V$
变阻器接入电路中的阻值$R = \frac{U_{R}}{I_{最小}} = \frac{5V}{0.2A} = 25\Omega ＜ 50\Omega$满足电流要求。因此，电源电压最小值$U_{小} = 6V$
②电路电流保持0.2A不变，变阻器接入电路的阻值增至$50\Omega$时，电源电压增大到最大，变阻器两端的最大电压
$U_{R大} = I_{最小}R_{最大} = 0.2A × 50\Omega = 10V ＜ 15V$
所以，电源的最大电压$U_{大} = U_{L}' + U_{R大} = 1V + 10V = 11V$
电源电压保持11V不变，电路中的电流达到0.5A时，变阻器接入电路中的阻值$R' = \frac{U_{R}'}{I_{L}} = \frac{U_{大} - U_{L}}{I_{L}} = \frac{11V - 6V}{0.5A} = 10\Omega ＜ 50\Omega$满足电流要求。因此，电源电压最大值$U_{大} = 11V$
故电源电压的取值范围是6~11V