Question

【題目】如圖所示電路中，電源電壓不變，R1=20Ω，滑動變阻器R2的最大值為60Ω，小燈泡L的額定電壓為5V，電流表的量程（0～0．6A或0～3A）．只閉合S2時，電流表的示數為0．4A；只閉合S3，且變阻器的滑片P在正中點時，電流表的示數為0．3A．（不考慮溫度對燈絲的影響）

求：

（1）電源電壓和燈絲電阻．

（2）只閉合S3時，要使小燈泡L正常發光，變阻器R2連入電路的阻值．

（3）閉合S1、S2、S3，為保證不損壞電流表，變阻器R2的阻值可調范圍

Answer 1

【答案】（1）電源電壓為12V，燈絲電阻為10Ω；

（2）只閉合S3時，要使小燈泡L正常發光，變阻器R2連入電路的阻值為14Ω；

（3）閉合S1、S2、S3，為保證不損壞電流表，R2取值范圍為5Ω～60Ω，電流表的示數范圍為3A～0．8A．

【解析】

試題分析：（1）只閉合S2時，R1與燈泡L串聯，電流表測電路中的電流，由于串聯電路中的總電阻等于各分電阻之和，所以根據歐姆定律可得，電源的電壓：U=I1（R1+RL）=0．4A×（20Ω+RL），只閉合S3，且變阻器的滑片P在正中點時，燈泡L與滑動變阻器最大阻值的一半串聯，電流表測電路中的電流，電源的電壓：，由于電源的電壓不變，所以，解得：RL=10Ω，電源的電壓U=0．4A×（20Ω+RL）=0．4A×（20Ω+10Ω）=12V；（2）只閉合S3時，燈泡正常發光時的電壓為5V，串聯電路中各處的電流相等，所以電路中的電流，串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以滑動變阻器兩端的電壓：U2=U-UL=12V-5V=7V，滑動變阻器接入電路中的電阻：．（3）閉合S1、S2、S3時，R1與R2并聯，電流表測干路電流，當滑動變阻器接入電路中的電阻R2=60Ω時電流表的示數最小，并聯電路中各支路兩端的電壓相等，且干路電流等于各支路電流之和，所以電流表的最小示數：，當電流表選接0～3A，且示數為3A時，滑動變阻器接入電路中的電阻最小，此時通過滑動變阻器的電流：I2′=Imax-I1=3A-0．6A=2．4A，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：，即R2取值范圍為5Ω～60Ω，電流表的示數范圍為3A～0．8A．答：（1）電源電壓為12V，燈絲電阻為10Ω；（2）只閉合S3時，要使小燈泡L正常發光，變阻器R2連入電路的阻值為14Ω；（3）閉合S1、S2、S3，為保證不損壞電流表，R2取值范圍為5Ω～60Ω，電流表的示數范圍為3A～0．8A．