Question

如圖所示．電路的電源電壓和燈泡電阻不變．R₁=10Ω，燈L的電阻R_L=10Ω，電流表量程為0～3A，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“0.6A”字樣
（1）只閉合S₁時(shí)，電流表的示數(shù)為0.45A，求電源電壓的值；
（2）閉合S₁、S₂、S₃，當(dāng)滑片移到b端時(shí)，電流表的示數(shù)為1.2A，求變阻器的最大阻值；
（3）只閉合S₂時(shí)，在保證電路安全的情況下，求變阻器的阻值變化范圍．

Answer 1

分析：（1）只閉合S₁時(shí)，燈泡與R₁串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源電壓的值；
（2）閉合S₁、S₂、S₃，當(dāng)滑片移到b端時(shí)，R₁與滑動(dòng)變阻器的最大阻值并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過(guò)R₁的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流，再根據(jù)歐姆定律求出變阻器的最大阻值；
（3）只閉合S₂時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的銘牌可知允許通過(guò)的最大電流為0.6A，結(jié)合電流表的量程確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值，進(jìn)一步求出變阻器的阻值變化范圍．

解答：解：（1）只閉合S₁時(shí)，燈泡與R₁串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴根據(jù)歐姆定律可得，電源的電壓：
U=I（R_L+R₁）=0.45A×（10Ω+10Ω）=9V；
（2）閉合S₁、S₂、S₃，當(dāng)滑片移到b端時(shí)，R₁與滑動(dòng)變阻器的最大阻值并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
∵并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
∴通過(guò)R₁的電流：
I₁=

U

R1

=

9V

10Ω

=0.9A，
∵并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
∴通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流：
I_滑=I′-I₁=1.2A-0.9A=0.3A，
則滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R_滑=

U

I滑

=

9V

0.3A

=30Ω；
（3）只閉合S₂時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
∵滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為0.6A，電流表的量程為0～3A，
∴電路中的最大電流為0.6A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總=

U

Imax

=

9V

0.6A

=15Ω，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑min=R_總-R_L=15Ω-10Ω=5Ω，
則滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍為5Ω～30Ω．
答：（1）電源電壓的值為9V；
（2）變阻器的最大阻值為30Ω；
（3）只閉合S₂時(shí)，在保證電路安全的情況下，變阻器的阻值變化范圍為5Ω～30Ω．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是電路串并聯(lián)的辨別和電表所測(cè)電路元件的辨別，要注意第（3）問(wèn)中電路中的最大電流要考慮滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流．