Question

【題目】如圖所示的電路圖中，電源電壓保持不變，電阻R1為20Ω定值電阻，燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”的字樣，且不計(jì)溫度對(duì)燈泡電阻的影響�；瑒�(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“100Ω 0.8A”字樣，電流表的量程為“0~0.6A”，電壓表的量程為“0~15V”。當(dāng)只閉合開關(guān)S和S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片置于a處時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為Ra，此時(shí)燈泡L正常發(fā)光時(shí)。當(dāng)只閉合開關(guān)S和S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片置于b處時(shí)， 滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為Rb，此時(shí)電壓表示數(shù)為12V時(shí)。已知Ra∶Rb=3∶5。求：

(1)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流；

(2)只閉合開關(guān)S和S1時(shí)，在保證各電路元件安全的情況下，滑動(dòng)變阻器允許接入電路的最大阻值；

(3)若電流表的量程為“0~0.6A”和“0~3 A”，電壓表的量程為 “0~3V”和“0~15V”均可任意選擇。只閉合開關(guān)S和S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)滑片在某一位置時(shí)，電流表和電壓表的偏轉(zhuǎn)角度相同（可能重新選擇了電表量程），且整個(gè)電路能正常工作，分析討論并計(jì)算此時(shí)電流表示數(shù)的可能值。

Answer 1

【答案】(1)0.5A(2)24Ω(3) 0.45A、0.9A

【解析】

(1)題中可知燈泡額定功率、額定電壓，所以燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流

(2)設(shè)Ra=3R，Rb=5R，電源電壓為U，根據(jù)歐姆定律，只閉合開關(guān)S和S1時(shí)，燈泡電阻為

即

①

當(dāng)只閉合開關(guān)S和S2，定值電阻和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律

②

綜合①②解得R=8Ω，U=18V，即Ra=24Ω，Rb=40Ω。

因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器電阻調(diào)大，電路電路變小，故不用考慮電流表?yè)p壞，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，滑動(dòng)變阻器兩端電壓會(huì)變大，故需要考慮電壓表?yè)p害，電壓表最大值為12V，故此時(shí)滑動(dòng)變阻器阻值最大，此時(shí)燈泡兩端電壓為

既燈泡正常發(fā)光，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為Ra=24Ω。

(3)只閉合開關(guān)S和S2時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R2兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流因滑片在某一位置時(shí)，電流表和電壓表的偏轉(zhuǎn)角度相同，且整個(gè)電路能正常工作，所以，可設(shè)兩電表指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)均為n，

①若電流表的量程為0~0.6A、電壓表的量程為0~3V，則電流表的示數(shù)為0.02A×n，電壓表的示數(shù)為0.1V×n，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，此時(shí)電路中的電流

故此種情況不可能；

②若電流表的量程為0~0.6A、電壓表的量程為0~15V，則電流表的示數(shù)為0.02A×n，電壓表的示數(shù)為0.5V×n，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻

此時(shí)電路中的電流

故此種情況可能；

③若電流表的量程為0~3A、電壓表的量程為0~3V，則電流表的示數(shù)為0.1A×n，電壓表

的示數(shù)為0.1V×n，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻

此時(shí)電路中的電流

故此種情況不可能；

④若電流表的量程為0~3A、電壓表的量程為0~15V，則電流表的示數(shù)為0.1A×n，電壓表的示數(shù)為0.5V×n，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻

此時(shí)電路中的電流

故此種情況可能；

綜上可知，電流表示數(shù)的可能值為0.45A、0.9A。