Question

【題目】如圖所示的電路中，電源電壓為5V且保持不變，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，R1為滑動(dòng)變阻器，R2=20Ω，燈泡L標(biāo)有“4V1.6W”字樣（不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響）．在儀表和燈泡安全工作的情況下，求：
（1）開關(guān)S1斷開，S2和S3閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1消耗的最大功率；
（2）開關(guān)S1閉合，S2和S3斷開時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1允許的取值范圍．

Answer 1

【答案】
（1）解：開關(guān)S1斷開，S2和S3閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1和R2并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器R1兩端的最大電壓為5V，

由I= ，可得流經(jīng)R2的電流I2= = =0.25A，

∵電流表測(cè)干路中的電流，

∴流經(jīng)滑動(dòng)變阻器R1的最大電流I1=0.6A﹣0.25A=0.35A，

則滑動(dòng)變阻器R1消耗的最大功率P1=U1I1=5V×0.35A=1.75W；

答：開關(guān)S1斷開，S2和S3閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1消耗的最大功率為1.75W；

（2）解：燈泡L的電阻RL= = =10Ω，

開關(guān)S1閉合，S2和S3斷開時(shí)，R1與L串聯(lián)，

由電壓表量程為0～3V，可知滑動(dòng)變阻器R1的最大電壓為3V，則燈泡兩端電壓為2V，

則電路中的最小電流I1= =0.2A；

則滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值R最大= =15Ω，

當(dāng)燈泡L兩端電壓為4V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1的最小電壓為1V，此可求得電路中的最大電流 = =0.4A，

滑動(dòng)變阻器R1的最小阻值R最小= =2.5Ω．

即滑動(dòng)變阻器R1允許的取值范圍在2.5Ω～15Ω之間．

答：開關(guān)S1閉合，S2和S3斷開時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1允許的取值范圍在2.5Ω～15Ω之間．

【解析】（1）開關(guān)S1斷開，S2和S3閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1和R2并聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)干路中的電流；根據(jù)R2=20Ω，可求得流經(jīng)R2的電流，然后可求得滑動(dòng)變阻器R1的電流，再根據(jù)P=UI可求得滑動(dòng)變阻器R1消耗的最大功率；（2）開關(guān)S1閉合，S2和S3斷開時(shí)，R1與L串聯(lián)，根據(jù)燈泡L標(biāo)有“4V1.6W”字樣，求得燈泡L的電阻， 根據(jù)電壓表量程為0～3V，可知滑動(dòng)變阻器R1的最大電壓為3V，則燈泡兩端電壓為2V，由此可求得電路中的電流，然后可求得滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值；
當(dāng)燈泡L兩端電壓為4V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1的最小電壓為1V，此可求得電路中的電流，然后可求得滑動(dòng)變阻器R1的最小阻值．