Question

【题目】在如图所示电路中，小灯泡R1标有“4V1.6W”字样，定值电阻R2=20Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，电压表的量程为0～3V，电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。只闭合开关S2时，电压表的示数为2V；将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，此时电流表A2示数为0.5A．求：

（1）电源电压；

（2）滑动变阻器R3的最大阻值；

（3）只闭合开关S3，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围。

Answer 1

【答案】（1）6V（2）30Ω（3）0.225W～0.9W

【解析】

（1）灯泡的电阻：R1==10Ω，

只闭合开关S2时，灯泡R1与电阻R2串联，电压表测R1两端的电压，

因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：I==0.2A，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，电源的电压：U=I（R1+R2）=0.2A×（10Ω+20Ω）=6V；

（2）将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，电阻R2与R3的最大阻值并联，电流表A2测干路电流，此时电路的总电阻：R==12Ω，

因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，，即，解得：R3=30Ω；

（3）只闭合开关S3时，灯泡R1与滑动变阻器R3串联，电流表A1测电路中的电流，电压表测R1两端的电压，当电压表的示数R1′=3V时，灯泡两端的电压最大，其实际功率最大，P1大==0.9W，

当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，R1的功率最小，

此时电路中的电流：I小==0.15A，

则灯泡的最小功率：P1小=I小2R1=（0.15A）2×10Ω=0.225W，

所以，小灯泡电功率的变化范围为0.225W～0.9W。

答：（1）电源电压为6V；

（2）滑动变阻器R3的最大阻值为30Ω；

（3）只闭合开关S3，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围为0.225W～0.9W。