Question

如圖電路，電源電壓6V恒定，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，燈泡L₁、L₂的規(guī)格分別是“6V 1.8W”、“4V 0.8W”，滑動(dòng)變阻器R的規(guī)格為“50Ω 1.5A”．不計(jì)溫度對(duì)燈絲電阻的影響，畫出各小題的等效電路圖．
（1）只閉合S₁、S₂，滑片在a端時(shí)，電流表的讀數(shù)是多少？
（2）只閉合開關(guān)S₁、S₃時(shí)若是燈泡L₂正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻是多少？（寫出解題思路）
（3）只閉合開關(guān)S₁、S₃時(shí)，為了保證電壓表和電流表不超出量程，且小燈泡不被損壞，求滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)范圍？

Answer 1

解：（1）只閉合S₁、S₂，滑片在a端時(shí)，等效電路圖如圖所示：

∵燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，
∴電流表的示數(shù)I===0.3A．
答：電流表的讀數(shù)為0.3A．
（2）只閉合開關(guān)S₁、S₃時(shí)，等效電路圖如圖所示：

因燈泡L₂正常發(fā)光，根據(jù)L₂的規(guī)格和I=求出電路中的電流I′===0.2A，
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L2=6V-4V=2V，
根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R_滑===10Ω．
（3）當(dāng)燈泡L₂正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小R_滑min=10Ω；
燈泡L₂的電阻R₂===20Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)為U_滑′=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，
此時(shí)燈泡兩端的電壓U_L2′=U-U_滑′=6V-3V=3V，
因U_滑′=U_L2′=3V，且串聯(lián)電路各處的電流相等，
所以R_滑max=R₂=20Ω．
故滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)范圍10Ω～20Ω．
答：故滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)范圍10Ω～20Ω．
分析：（1）只閉合S₁、S₂，滑片在a端時(shí)，電路為L₁的簡單電路，此時(shí)燈泡L₁兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)I=求出此時(shí)電流表的示數(shù)；
（2）只閉合開關(guān)S₁、S₃時(shí)，滑動(dòng)變阻器與燈泡L₂串聯(lián)，根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù)I=求出此時(shí)電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的電阻；
（3）只閉合開關(guān)S₁、S₃時(shí)，滑動(dòng)變阻器與燈泡L₂串聯(lián)，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)求出其大��；進(jìn)一步得出滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)范圍．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是對(duì)電路圖的分析和畫出開關(guān)閉合、斷開時(shí)的等效電路圖．