Question

如圖所示電路，電源電壓不變，R₁=18Ω，小燈泡標(biāo)有“6V 3W”（電阻不變），滑動變阻器的最大阻值為50Ω，電流表的量程是0～0.6A，電壓表的量程是0～3V．當(dāng)只斷開S₂時，電流表示數(shù)為0.5A．求：
（1）電源電壓；
（2）只閉合S₁時，小燈泡消耗的電功率；
（3）只閉合S₂時，在不超過電流表、電壓表量程的情況下，小燈泡電壓的變化范圍．

Answer 1

解：（1）當(dāng)只斷開S₂時，電路的等效電路圖如下圖所示：

根據(jù)歐姆定律可得：
電源的電壓U=IR₁=0.5A×18Ω=9V；
（2）只閉合S₁時，電路的等效電路圖如下圖所示：

根據(jù)P=UI可得：
燈泡的額的電流I_L額===0.5A，
根據(jù)歐姆定律可得：
燈泡的電阻R_L===12Ω，
∵串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和，
∴根據(jù)歐姆定律可得電路中的電流I′===0.3A，
小燈泡消耗的電功率P_L=（I^′）²R_L=（0.3A）²×12Ω=1.08W；
（3）只閉合S₂時，等效電路圖如圖所示：

∵I_L額=0.5A，電流表的量程為0～0.6A，
∴電路中的最大電流為I_max=0.5A，
燈泡兩端的最大電壓U_max=I_maxR_L=0.5A×12Ω=6V；
∵串聯(lián)電路的總電壓等于各分電壓之和，
∴滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_max=9V-6V=3V，即此時電壓表的示數(shù)達到最大示數(shù)，
故小燈泡電壓只能為6V．
答：（1）電源電壓為9V；
（2）只閉合S₁時，小燈泡消耗的電功率為1.08W；
（3）只閉合S₂時，小燈泡的電壓只能為6V．
分析：（1）當(dāng)只斷開S₂時，電路為R₁的簡單電路，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；
（2）只閉合S₁時，燈泡與電阻R₁串聯(lián)，電壓表測R₁兩端的電壓，電流表測電路中的電流，先根據(jù)P=UI求出燈泡的額的電流，再根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，利用電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，最后根據(jù)P=I²R求出小燈泡消耗的電功率；
（3）只閉合S₂時，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)燈泡的額的電流和電流表的量程選擇電路中的最大電流，然后根據(jù)歐姆定律求出燈泡兩端的最大電壓，再利用串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓結(jié)合電壓表的量程可知此時電壓表的示數(shù)也最大．
點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時電路連接方式的判斷，難點是根據(jù)電表的量程和燈泡的額的電流確定燈泡兩端的電壓變化范圍．