Question

如圖所示電路，電源電壓保持不變．燈L上標(biāo)有“6V 3W”字樣，它的電阻不隨溫度變化．閉合開(kāi)關(guān)S后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到某一位置M時(shí)，電壓表的示數(shù)為U₁，滑動(dòng)變阻器的功率為P₂，燈L與電阻R₁的電功率之比為1：2；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到另一位置N時(shí)，電壓表的示數(shù)為U₁′，滑動(dòng)變阻器的功率為P₂′，且U₁=2U₁′、．求：滑動(dòng)變阻器滑片P在M、N之間滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍．

Answer 1

解：（1）由圖可見(jiàn)，燈泡L、定值電阻R₁和滑動(dòng)變阻器R₂組成串聯(lián)電路，電壓表測(cè)量定值電阻R₁兩端的電壓；
（2）燈L上標(biāo)有“6V 3W”字樣，它的電阻不隨溫度變化，則燈泡L電阻R_L===12Ω；
當(dāng)P滑到M時(shí)，燈L和R₁串聯(lián)，通過(guò)的電流相等，滑動(dòng)變阻器R₂接入電路阻值為R_M，
∴燈L與電阻R₁的電功率之比===
∴R₁的阻值R₁=2R_L=2×12Ω=24Ω
電路中的電流I₁=，
∴電壓表的示數(shù)為U₁=I₁R₁
滑動(dòng)變阻器的功率為P₂=I₁²R_M
（3）當(dāng)P滑到N時(shí)，仍然是串聯(lián)電路，滑動(dòng)變阻器R₂接入電路阻值為R_N，
電路中的電流I₂=，
∴電壓表的示數(shù)為U₁′=I₂R₁
滑動(dòng)變阻器的功率為P₂′=I₂²R_N
（4）①∵U₁=2U₁′
∴I₁R₁=2I₂R₁
即：=2×
代入數(shù)據(jù)得：36+2R_M=R_N
②∵
∴I₁²R_M=I₂²R_N
即：×R_M=××R_N
代入相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合①中結(jié)論得R_M=6Ω，R_N=48Ω．
答：P在M、N之間滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍是6Ω～48Ω．
P滑到M時(shí)，有：U=I₁（R_燈+R₁+R_M）①
P滑到N時(shí)，有：U=I₂（R_燈+R₁+R_N）②
①÷②得：R_N-2R_M=36ΩR_M=6ΩR_N=48Ω
答：P在M、N之間滑動(dòng)時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍是6Ω-48Ω?．
分析：（1）首先判斷出電路的連接方式，以及電壓表測(cè)量的哪一部分電路兩端的電壓；
（2）根據(jù)電路特點(diǎn)，分別用公式表示出電壓表示數(shù)U、滑動(dòng)變阻器的功率；
（3）根據(jù)前后的變化，求出滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍．
點(diǎn)評(píng)：（1）本題難就難在用公式表示電壓表示數(shù)和滑動(dòng)變阻器的功率上，要求必須熟練掌握歐姆定律和電功率的計(jì)算；
（2）本題的計(jì)算過(guò)程，用到了數(shù)學(xué)知識(shí)中的解方程，也是容易出錯(cuò)的地方，解題時(shí)要特別注意．