Question

【題目】如圖所示，電源電壓保持不變，滑動變阻器的規格為“20Ω 1A”，電流表的量程為“”，小燈泡上標有“6V 3W”字樣，只閉合S、S3，滑片在最左端時，燈正常發光。當S，S2閉合，S1、S3斷開時，電流表示數為0.2A。不考慮燈絲電阻變化，并保證電路安全，求：

(1)電源電壓；

(2)R0的阻值；

(3)電路消耗的最大功率和最小功率。

Answer 1

【答案】（1）6V；（2）18Ω；（3）3W，1.125W

【解析】

(1)只閉合S、S3，滑片在最左端，小燈泡標注為L，此時為只有小燈泡接入電路的簡單電路，電流表測電路電流，因為此時燈正常發光，由小燈泡銘牌可得電源電壓

(2)當S，S2閉合，S1、S3斷開時，此時燈泡L與R0串聯，電流表測此時電路電流，不考慮燈絲電阻變化，根據，,則小燈泡電阻由銘牌可得

因為此時電流表示數為0.2A，根據串聯電路電流規律，則通過小燈泡和R0電流為

由歐姆定律可得此時小燈泡分壓為

根據串聯分壓規律，則R0分壓為

由歐姆定律，可得R0電阻

(3)電源電壓恒定，由可知，考慮電流表安全，當電路電流最大時，電路總電阻最小，電路總功率最大；根據電路圖分析可得，當開關S、S1、S2、S3均閉合，小燈泡短路，滑片P在最右端，此時滑動變阻器最大阻值和R0并聯，此時干路電流

此時滑動變阻器阻值最大，電路總電阻最大，干路電流超過電流表量程0.6A，所以該連接方式不符合題意；當開關S、S3閉合，S1、S2斷開，滑片P在最左端，此時只有小燈泡接入電路，電路電阻最小，小燈泡實際電壓等于小燈泡額定電壓6V，此時小燈泡正常發光，電路電流最大，即

電流表安全，此時電路總功率為小燈泡正常工作功率，此時總功率最大，即

當電流表示數最小時，電路總電阻最大，此時電路總功率最小；根據電路圖分析可得，當開關S、S3閉合，S1、S2斷開，滑片P在最右端，此時小燈泡和滑動變阻器最大阻值串聯，總電阻最大，電路電流最小，由可知，電路總功率最小。此時電路最小電流為

則電路最小功率

答：(1)該電路電源電壓為6V；

(2)定值電阻R0的阻值18Ω；

(3)電路消耗的最大功率3W，最小功率1.125W。