解:(1)只閉合S
1時,燈L和R
1串聯(lián),如圖1,
電路中的總電阻為:R=R
1+R
L=5Ω+10Ω=15Ω,
電源電壓為:U=IR=0.6A×15Ω=9V.
(2)閉合S
1、S
2、S
3,滑片移到b端(R
2全連入)時,如圖2,R
1和R
2并聯(lián),
電流表測量的是干路中的總電流I
總=2A,
則電路中的總電阻為:
R=
=
=4.5Ω,
∵
=
+
,
∴R
2=
=
=45Ω;
(3)只閉合S
2時,如圖3所示,燈L和R
2串聯(lián),
為保證電路安全,要考慮電壓表的量程、電流表的量程是否合適,
①對于電流表,量程為0~3A,當(dāng)滑動變阻器連入電阻為0時,電流最大:
I
大=
=
=0.9A<3A,
∴當(dāng)滑片左右移動時,電路中的電流不會超出電流表的量程;
②對于電壓表,量程為0~3V,滑動變阻器兩端的最大電壓U
大=3V,此時連入的電阻最大:
∵I=
=
∴R
大=
=
=5Ω;
③由題知,燈泡的額定電流I
L=0.8A,R
L=10Ω,
∴U
L=I
LR
L=0.8A×10Ω=8V,
8V是燈泡正常工作時的電壓,超過此電壓燈泡容易損壞,
此時滑動變阻器兩端的電壓最小為:U
小=U-U
L=9V-8V=1V,其連入電路的電阻最小,
∵I′=
=
,
∴R
小=
=
=1.25Ω;
由①②③可知,為保證電路安全,滑動變阻器連入的電阻范圍是1.25Ω~5Ω.
答:(1)電源電壓為9V.
(2)變阻器的最大阻值為45Ω.
(3)在保證電路安全的情況下,變阻器連入電路的阻值范圍為1.25Ω~5Ω.
分析:分析電路圖時,先簡化電路,畫出等效電路圖,把電流表看作導(dǎo)線,把電壓表看作開路,只分析用電器的連接方式.
(1)只閉合S
1時,燈L和R
1串聯(lián),電流表測量的是整個電路中的電流,已知燈L和R
1的電阻,利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)可以求出電路中的總電阻,知道電路中的電流、利用歐姆定律求電源電壓.
(2)閉合S
1、S
2、S
3,滑片移到b端時,電流表測量的是干路中的總電流,燈L被短路,R
1和滑動變阻器R
2并聯(lián),已知電源電壓和干路中的總電流,可利用公式R=
計算出總電阻,又知道R
1的電阻,再利用并聯(lián)電路的電阻關(guān)系求變阻器的最大阻值.
(3)只閉合S
2時,燈L和R
2串聯(lián),為保證電路安全,根據(jù)電壓表的量程為0~3V、電流表的量程為0~3A和燈的銘牌,已知燈泡的額定電流和燈泡電阻,可利用公式U=IR計算燈泡的額定電壓,再利用歐姆定律和串聯(lián)電路的分壓關(guān)系求變阻器連入電路的阻值范圍.
點(diǎn)評:本題綜合性強(qiáng),考查的內(nèi)容較多:會辨別串、并聯(lián),會用歐姆定律計算,會利用并聯(lián)電路的電壓規(guī)律、電阻規(guī)律,會通過畫等效電路圖簡化電路.本題難點(diǎn)在第三問,要同時考慮電壓表、電流表的量程是否合適,以及燈兩端的電壓要小于等于8V,去計算滑動變阻器連入電阻的范圍.