Question

【題目】如圖甲所示的電路，電源電壓5V保持不變．小燈泡L標(biāo)有“4V，1.6W”字樣，滑動變阻器R1的最大阻值為20Ω，定值電阻R2=20Ω，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V．求：
（1）小燈泡正常工作時(shí)的電阻是多少？
（2）只閉合開關(guān)S、S2和S3 ， 移動滑動變阻器R1的滑片P使電流表示數(shù)為0.5A時(shí)，此時(shí)滑動變阻器R1消耗的電功率是多少？
（3）只閉合開關(guān)S和S1 ， 移動滑動變阻器R1的滑片P，小燈泡L的I﹣U圖象如圖乙所示，在保證各元件安全工作的情況下，滑動變阻器R1允許的取值范圍是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：燈泡L標(biāo)有“4V，1.6W”字樣表示燈的額定電壓為4V，額定功率為1.6W，根據(jù)P=UI= ，燈的電阻：

RL= = =10Ω；

（2）解：只閉合開關(guān)S、S2和S3，移動滑動變阻器R1的滑片P使電流表示數(shù)為0.5A時(shí)，變阻器和R2并聯(lián)，電流表測總電流I=0.5A，

根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律，通過R2的電流：

I2= =0.25A，

由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過動變阻器R1的電流：

I1=0.5A﹣0.25A=0.25A，

滑動變阻器R1消耗的電功率是：

P=UI1=5V×0.25A=1.25W；

（3）解：只閉合開關(guān)S和S1，燈與變阻器串聯(lián)，電壓表測變阻器的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)P=UI，燈正常工作時(shí)的電流：

IL= =0.4A，

電流表量程為0﹣0.6A，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律，電路中的最大電流為I大=0.4A，此時(shí)燈正常發(fā)光，由歐姆定律和電阻的串聯(lián)規(guī)律，變阻器有最小阻值，由圖乙知，燈泡的電壓為4V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律，滑動變阻器R1的最小阻值：

R滑小= ﹣RL= =12.5Ω﹣10Ω=2.5Ω；

因電壓表的量程為0～3V，電壓表的最大示數(shù)為U大=3V時(shí)，變阻器連入電路中的電阻最大，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律：燈的電壓：

UL′=5V﹣3V=2V，

由圖象可知，此時(shí)通過燈的電流IL′=0.25A，由歐姆定律和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，變阻器連入電路中的最大電阻：

R滑大= = =12Ω，

故滑動變阻器R1允許的取值范圍是2.5Ω﹣12Ω．

【解析】（1）由小燈泡L標(biāo)有“4V，1.6W”字樣，根據(jù)P=UI= 求燈的電阻；（2）只閉合開關(guān)S、S2和S3 ， 分析電路的連接，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律，求通過R2的電流，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，求通過動變阻器R1的電流，根據(jù)P=UI求滑動變阻器R1消耗的電功率；（3）根據(jù)P=UI求燈的額定電流，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律確定電路中最大電流，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)的規(guī)律求出變阻器連入電路中的最小電阻； 根據(jù)電壓表量程確定變阻器的最大電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出燈的電壓，由圖象可知此時(shí)通過燈的電流，由歐姆定律和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，求出變阻器連入電路中的最大電阻．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識點(diǎn)，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．