Question

如圖所示，L是標(biāo)有“2V 1W”字樣的燈泡，電流表A₁、電流表A的量程均為0～0.6A，電源電壓保持不變．將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至b端．
（1）斷開S₁、閉合S₂，電壓表的示數(shù)為6.0V，電流表A的示數(shù)為0.30A．求滑動(dòng)變阻器的最大阻值以及它在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量；
（2）閉合S₁、S₂，電流表A₁的示數(shù)為0.10A，求R₁的阻值；
（3）斷開S₁、S₂，為了保證電路的安全，求滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)節(jié)范圍．

Answer 1

分析：（1）斷開S₁、閉合S₂，電路中只有滑動(dòng)變阻器，電壓表的讀數(shù)就是電源電壓，由歐姆定律可求得滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（2）閉合S₁、S₂，電阻R₁并聯(lián)在電源上，由歐姆定律可求得R₁的阻值．
（3）斷開S₁、S₂，滑動(dòng)變阻器與電燈串聯(lián)，由電流表和電壓表的安全來確定滑動(dòng)變阻器的變化范圍．

解答：解：（1）斷開S₁、閉合S₂，電燈被短路，電阻R₁沒有接入電路，只有滑動(dòng)變阻器接入電路，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，也是電源的電壓，電源電壓U=6V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R_滑=

U

I

=

6V

0.3A

=20Ω，
滑動(dòng)變阻器在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=U_滑It=6V×0.3A×60s=108J．
（2）閉合S₁、S₂，電阻R₁可以接到電源上，電流表A₁的示數(shù)為0.10A，是電阻R₁的電流I₁，故電阻R₁的電阻R₁=

U

I1

=

6V

0.1A

=60Ω．
（3）電燈的額定電壓為2V，額定功率為1W，則電燈的額定電流I_燈=

P燈

U燈

=

1W

2V

=0.5A，燈的電阻R_燈=

U燈

I燈

=

2V

0.5A

=4Ω，
斷開S₁、S₂，滑動(dòng)變阻器與電燈串聯(lián)，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，由于在（1）中的電壓表的讀數(shù)為6V，故電壓表用的是0-15V的量程，最大電壓大于電源電壓，電壓表不會(huì)超過量程．故應(yīng)從電流表與電燈的因素考慮，電燈的額定電流為0.5A，故電路中的電流不能超過0.5A，此時(shí)電路的總電阻為R_總=

U

I燈

=

6V

0.5A

=12Ω，滑動(dòng)變阻器的最小阻值R_小=R_總-R_燈=12Ω-4Ω=8Ω．
答：（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20歐、產(chǎn)生的熱量為108J．
（2）電阻R₁的阻值為60Ω．
（3）滑動(dòng)變阻器的變化范圍為8Ω～20Ω．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了開關(guān)的狀態(tài)對(duì)電路的連接方式的影響和利用歐姆定律、電功率公式的綜合計(jì)算．要仔細(xì)判斷用電器在開關(guān)的不同狀態(tài)下的連接形式，靈活應(yīng)用電學(xué)中的公式，用不同的上下標(biāo)表示清楚不同的物理量．