Question

【题目】如图，电源电压恒为5V，灯泡L上标有“3V　1.5W”字样，滑动变阻器R2上标有“ 　1A”字样，定值电阻R1阻值为，电流表量程为，电压表量程为，不计温度对灯丝电阻的影响。（结果保留2位小数）求：

(1)灯泡正常工作时电阻；

(2)当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总功率；

(3)当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器R2的功率变化范围。

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

(1)灯泡正常工作时的电阻

(2)当开关 S、S1、S2 闭合，S3 断开时，R1、R2并联，灯泡短路，则要使功率最小，滑动变阻器应滑至最大阻值 处

此时电路总功率最小

（3）当开关 S、S3 闭合，S1、S2 断开时，灯泡L和R2串联，电压表测量滑动变阻器电压。由灯泡的铭牌可知，灯泡两端最大电压为3V，此时变阻器两端电压最小为2V，根据串联电路的分压原理可求变阻器接入电路的电阻最小值

由上式可得

电压表测量的是变阻器两端电压，其量程为，由此可知变阻器两端电压最大值为，此时滑动变阻器接入电路的电阻为最大值

由上式可得

所以在电路安全的情况下，滑动变阻器允许接入的电阻范围是，灯泡L和R2串联，电路中的电流处处相等，通过R2的电流为

R2的电功率

因为

所以

当R2的接入电阻为可得R2电功率的最大值

滑动变阻器可接入的电阻范围为，当R2的接入电阻为时，它的电功率

当R2的接入电阻为时，它的电功率

滑动变阻器接入的电阻为或时，可得R2电功率的最小值，由上式可得R2电功率的最小值为

综上所述，滑动变阻器R2的功率变化范围是。

答：(1)灯泡正常工作时电阻为。

(2)当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总功率为。

(3)当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器R2的功率变化范围为。