Question

【題目】如圖所示的電路中，電源電壓恒定不變，燈泡L標有“8V 4W”，定值電阻R1的阻值為4Ω，滑動變阻器R2的最大阻值為100Ω，電壓表的量程為0~15V，當電壓表的示數為10V時，燈泡恰好正常發光，忽略溫度變化對燈泡電阻的影響，求：

（1）電源的電壓U；

（2）滑動變阻器連入電路的電阻值為30Ω時，燈泡消耗的實際功率；

（3）在不超過燈泡額定電壓和電壓表量程的情況下，滑動變阻器接入電路的電阻值的變化范圍。

Answer 1

【答案】（1）20V；（2）2.56W；（3）

【解析】

本題考查含滑動變阻器的動態電路計算，關鍵是把動態問題化為靜態問題。

(1)由題意可知，電壓表的示數為10V時，燈泡恰好正常發光，則有

燈泡的額定電流

燈泡電阻

燈泡正常發光時，定值電阻R1兩端的電壓：

電源的電壓

(2)滑動變阻器連入電路的電阻值為30Ω時，電流大小

燈泡消耗的實際功率

(3)向左移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為10V時，燈泡恰好正常發光此時R2的電阻為

電壓表示數達到U0=15V時，電路中電流

滑動變阻器接入電路的電阻值為

由電壓表示數

得：

由上式可知：R2與電壓表示數U為單調遞增關系，當電壓表示數由10V增加至15V的過程中，滑動變阻器接入電路的電阻值R2由20Ω逐漸增加至60Ω。

由題意可知：

答：(1) 電源的電壓為20V；

(2)滑動變阻器連入電路的電阻值為30Ω時，燈泡消耗的實際功率為2.56W；

(3) 在不超過燈泡額定電壓和電壓表量程的情況下，滑動變阻器接入電路的電阻值的變化范圍為。