题目内容
4．
如图所示电路，灯泡L的电阻为8Ω，当两端电压为5V时，灯泡正常发光，R0=10Ω，R是最大阻值为30Ω的滑动变阻器，其滑片P起初处于中点，电流表的量程是0～0.6A，电压表的量程是0～3V．则：（1）只闭合S1，灯泡L恰好正常发光，求电源电压；
（2）只闭合S2，当变阻器接入电路中的电阻为其最大阻值的一半时，求电路中的电流；
（3）只闭合S2，求滑动变阻器允许接入电路的阻值范围．
分析 （1）只闭合S1时，电路为L的简单电路，根据灯泡正常发光时的电压可知电源的电压；
（2）只闭合S2，当变阻器接入电路中的电阻为其最大阻值的一半时，R0与$\frac{R}{2}$串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；
（3）只闭合S2时，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流，然后与电流表的量程相比较确定变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时，变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出变阻器接入电路中的最大阻值，进一步得出答案．
解答 解：（1）只闭合S1时，电路为L的简单电路，由灯泡两端电压为5V时正常发光可知，电源的电压U=5V；
（2）只闭合S2，当变阻器接入电路中的电阻为其最大阻值的一半时，R0与$\frac{R}{2}$串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+\frac{R}{2}}$=$\frac{5V}{10Ω+\frac{30Ω}{2}}$=0.2A；
（3）只闭合S2时，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{5V}{10Ω}$=0.5A＜0.6A，
则变阻器接入电路中的最小阻值为0Ω，
当电压表的示数UR=3V时，变阻器接入电路中的电阻最大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R0两端的电压：
U0=U-UR=5V-3V=2V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I″=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{大}}$，即$\frac{2V}{10Ω}$=$\frac{3V}{{R}_{大}}$，
解得：R大=15Ω，
所以，滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为0～15Ω．
答：（1）电源电压为5V；
（2）只闭合S2，当变阻器接入电路中的电阻为其最大阻值的一半时，电路中的电流为0.2A；
（3）只闭合S2，滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为0～15Ω．
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是变阻器接入电路中最大阻值和最小的判断．
习题精选系列答案
| A． | 汽油机与柴油机在吸气冲程吸入的燃料相同 | |
| B． | 柴油机和汽油机采用的点火方式相同 | |
| C． | 柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞 | |
| D． | 柴油机的效率比汽油机高 |
| A． | η=$\frac{{E}_{1}+{E}_{2}+{E}_{3}+{E}_{4}}{E}$×100% | B． | η=$\frac{{E}_{1}+{E}_{2}+{E}_{4}}{E}$×100% | ||
| C． | η=$\frac{{E}_{2}}{E}$×100% | D． | η=$\frac{{E}_{1}}{E}$×100% |