Question

【題目】如圖所示，電源電壓保持不變，電流表使用0-0.6A的量程，電壓表使用0-3V的量程，定值電阻R1=5Ω，燈泡標有“3V、1.5W”的字樣，滑動變阻器的最大阻值R2=20Ω。當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2斷開時，電流表示數(shù)為0.4A，電壓表示數(shù)為2.5V。若燈的電阻不會隨溫度變化而變化，求：

(1)電源電壓；

(2)通電2min，R1消耗產(chǎn)生的熱量；

(3)若將開關(guān)S1斷開，S2閉合，為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路的阻值范圍。

Answer 1

【答案】(1)4.5V；(2)96J；(3)3Ω～12Ω

【解析】

(1)開關(guān)S1閉合，S2斷開時，R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，由題知，此時電壓表示數(shù)為2.5V，即U2=2.5V，由可得，R1兩端的電壓

電源電壓

(2)通電2min，R1消耗產(chǎn)生的熱量，R1產(chǎn)生的熱量

(3)開關(guān)S1斷開，S2閉合，R2與RL串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，電流表量程0-0.6A，RL標有“3V1.5W”的字樣，則電路中的電流最大為

由歐姆定律得，燈正常發(fā)光時的電阻是

此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，由歐姆定律得，最小總電阻

根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和可得，滑動變阻器接入電路中的最小阻值

電壓表量程0～3V，當(dāng)電壓表示數(shù)最大為3V時，此時滑動變阻器接入電路中電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可得，RL兩端的電壓

此時電路中的電流最小為

滑動變阻器接入電路中的最大阻值

所以，變阻器的電阻變化范圍是：3Ω～12Ω。

答：(1)電源電壓是4.5V；

(2)通電2 min，R1產(chǎn)生的熱量為96J；

(3)滑動變阻器接入電路中的阻值變化范圍是3Ω～12Ω。