Question

如圖所示電路中，電源電壓6V恒定，燈L₁的額定功率是1.8W，L₂的規(guī)格為“6V 1.2W”，滑動變阻器R的規(guī)格為“50Ω 1.5A”，不計溫度對燈絲電阻的影響．求：（注：求解時畫出相應(yīng)的等效電路圖）
（1）滑動變阻器的滑片P放在a端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，燈泡L₁正常工作，電流表的示數(shù)是多大？
（2）滑動變阻器的滑片P放在b端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，電壓表的讀數(shù)是多少？
（3）若電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，只閉合開關(guān)S₁、S₃，且要求電路元件安全使用，在滑片移動過程中，燈泡L₂的功率變化范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）滑動變阻器的滑片P放在a端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，電路為L₁的簡單電路，此時燈泡L₁正常發(fā)光，兩端的電壓和電源的電壓相等，根據(jù)I=求出此時電流表的示數(shù)；
（2）滑動變阻器的滑片P放在b端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，滑動變阻器與燈泡L₁串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，先根據(jù)歐姆定律求出燈泡L₁的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)；
（3）只閉合開關(guān)S₁、S₃時，滑動變阻器與燈泡L₂串聯(lián)，先根據(jù)P=UI求出L₂的額定電流，再根據(jù)歐姆定律求出其電阻，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時，燈泡L₂的功率最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特定求出燈泡兩端的電壓，再根據(jù)P=求出其大小；當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為0時，燈泡L₂的功率最大，此時燈泡的功率與額的功率相等，進一步得出燈泡L₂的功率變化范圍．
解答：解：（1）滑動變阻器的滑片P放在a端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，等效電路圖如圖所示：

∵燈泡L₁正常發(fā)光
∴燈泡兩端的電壓和電源的電壓相等，
∴電流表的示數(shù)I===0.3A．
（2）滑動變阻器的滑片P放在b端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，等效電路圖如圖所示：

燈泡L₁的電阻R₁===20Ω，
此時電路中的電流I′===A，
電壓表的示數(shù)U_滑=I′R_滑=A×50Ω≈4.3V．
（3）只閉合開關(guān)S₁、S₃時，等效電路圖如圖所示：

L₂的額定電流I₂===0.2A，
L₂的電阻R₂===30Ω，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V即燈泡兩端的電壓為U_2min=6V-3V=3V時，燈泡L₂的功率最小，
P_min===0.3W；
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為0時，U_L=U=6V，燈泡L₂的功率最大，
P_max=P₂=1.2W．
燈泡L₂的功率變化范圍為0.3W～1.2W．
答：（1）滑動變阻器的滑片P放在a端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，燈泡L₁正常工作，電流表的示數(shù)是0.3A；
（2）滑動變阻器的滑片P放在b端時，閉合開關(guān)S₁、S₂，斷開開關(guān)S₃后，電壓表的讀數(shù)約為4.3V；
（3）若電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，只閉合開關(guān)S₁、S₃，且要求電路元件安全使用，在滑片移動過程中，燈泡L₂的功率變化范圍為0.3W～1.2W．
點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是對電路圖的分析和畫出開關(guān)閉合、斷開時的等效電路圖．