Question

【题目】如图甲所示，灯L的额定电压为12V，其I-U图像如图乙所示，定值电阻R0的阻值为20Ω，滑动变阻器上标有“100Ω 1A”。

（1）开关都闭合，灯L正常发光，电流表、电压表的量程分别为0～0.6A，0～15V。求灯正常发光的电阻及滑动变阻器连入电路的阻值范围。

（2）闭合S，断开S1、S2，将电源换成一个可调电压的电源，电流表、电压表量程分别为0～0.6A，0～3V，其他部分电路连接不变。调节R使电流表和电压表先后均能达到满偏，且电路正常工作。求可调电源电压的取值范围。

Answer 1

【答案】（1）40Ω；40Ω-100Ω；（2）12V-15V

【解析】

（1）开关都闭合时，灯泡L与滑动变阻器R并联，电压表测电源两端的电压，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯L正常发光，所以，电源的电压U=UL=12V，由图乙可知，通过灯L的电流IL=0.3A，灯正常发光的电阻：RL==40Ω，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，当电流表的示数I=0.6A时，通过变阻器R的最大电流：IR=I-IL=0.6A-0.3A=0.3A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，则R小= =40Ω，又因滑动变阻器接入电路中的电阻越大时，通过R的电流越小，电路的总电流越小，所以，滑动变阻器接入电路中的最大阻值为100Ω，则滑动变阻器连入电路的阻值范围为40Ω～100Ω；

（2）闭合S，断开S1、S2时，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，调节R使电流表、电压表先后达到满偏，且电路正常工作：当变阻器接入电路中电阻为0，且电流表满偏时，电源电压最小，由欧姆定律得到U小=I满R0=0.6A×20Ω=12V；电压表最大示数为3V，当变阻器最大电阻连入电路时，电路的电流为：I小=，当电压表达到满偏时，根据串联电路电压的规律和欧姆定律有：U电=U满+U0=3V+×20Ω=3.6V，此时电流表不能达到满偏，3.6V舍去；当电压表达到满偏且电流表也能达到满偏时，电源电压最大，根据串联电路电压的规律和欧姆定律有，U大=U满+U0=U满+I满R0=3V+0.6A×20Ω=15V，因题中要求两个电表先后均能达到满偏，故最大电压应小于15V，故可调电源电压的取值范围为：12V≤U＜15V。

答：（1）灯正常发光的电阻及滑动变阻器连入电路的阻值范围为40Ω～100Ω；

（2）调节R使电流表和电压表先后均能达到满偏，且电路正常工作。可调电源电压的取值范围为12V≤U＜15V。