Question

【題目】如圖所示，R0=5Ω，燈泡L標(biāo)有“4.5V 1.5W”字樣，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為20Ω，電流表的量程是0～0.6A．電壓表的量程是0～3V．只閉合S1 ， 燈泡L恰好正常發(fā)光，求：
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）只閉合S2 ， 變阻器的滑片P處于中點(diǎn)，電阻R0消耗的電功率；
（3）只閉合S2 ， 為保證電路各元件安全，求滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍．

Answer 1

【答案】解：（1）由P=得燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：
RL===13.5Ω；
（2）由于只閉合S1 ， 只有燈泡接入電路，而燈泡正常發(fā)光，則電源電壓U=U額=4.5V；
只閉合S2 ， 變阻器的滑片P處于中點(diǎn)，變阻器與R0串聯(lián)，則總電阻為R總=R0+R=5Ω+×20Ω=15Ω，
則電流為I==0.3A，
所以R0消耗的電功率為P0=I2R0=（0.3A）2×5Ω=4.5W；
（3）當(dāng)電流 最大為I=0.6A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最小，
由I=得：
R總===7.5Ω，
滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值：
Rmin=R總﹣R0=7.5Ω﹣5Ω=2.5Ω；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器上電壓為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，
此時(shí)電流I′====0.3A，
由I=得：
滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值：
Rmax===10Ω；
答：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為13.5Ω；
（2）只閉合S2 ， 變阻器的滑片P處于中點(diǎn)，電阻R0消耗的電功率為4.5W；
（3）只閉合S2 ， 為保證電路各元件安全，滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍為2.5Ω～10Ω．
【解析】（1）由P=即可求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；
（2）由電路圖可知，只閉合S1 ， 只有燈泡接入電路，燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端電壓等于其額定電壓，根據(jù)題意求出電源電壓．只閉合S2 ， 變阻器的滑片P處于中點(diǎn)，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律即可求出電路中的電流，利用P=I2R即可求出R0消耗的電功率；
（3）電路最大電流等于電流表量程，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值；當(dāng)電壓表示數(shù)等于量程時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．