Question

（2013?義烏市）小陽同學在實驗室選用部分器材連接了如圖所示的電路，其中電源電壓為6伏并保持不變，燈泡L上標有“3V、0.3A”字樣，滑動變阻器R₂的阻值變化范圍為O～20Ω，電流表選“0～0.6A”量程．檢查連接正確后，閉合開關S，燈泡發光．
（1）遵循規范的實驗操作，為配合答題分析，小陽認為需要畫出此時的電路圖，請你幫她將電路圖畫在方框內．
要求：①電路圖必須包含實物圖中所有元件（開關S閉合，可用導線代替）
②在圖中標出該狀態時可以確認并可供計算的已知條件
③最終圖形請用0.5毫米及以上的黑色簽字筆描黑
（2）請列式計算此時電流表的讀數．
（3）要保證電路中各元件不損壞，請通過計算確定滑動變阻器可連入電路的阻值范圍．

Answer 1

分析：（1）由實物電路圖畫電路圖時，可以根據電流流向法，從電源的正極出發依次畫出各電路原件回到負極即可；
（2）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據歐姆定律求出燈泡的電阻，閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電流表的示數；
（3）根據燈泡的額定電流可知電路中的最大電流為0.3A時，滑動變阻器接入電路中的電阻最小，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出其大小，進一步求出滑動變阻器接入電路中電阻的范圍．

解答：解：（1）先畫出電源符號，從電源的正極出發依次畫出電流表、燈泡、滑動變阻器回到負極即可，如下圖所示：

（2）根據歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=

UL額

IL額

=

3V

0.3A

=10Ω，
∵閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處，且串聯電路中的總電阻等于各分電阻之和，
∴電流表的示數：
I=

U

RL+R2

=

6V

10Ω+20Ω

=0.2A；
（3）要保證電路中各元件不損壞，電路中的最大電流為0.3A，
∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴滑動變阻器兩端的電壓：
U_2min=U-U_L=6V-3V=3V，
∵串聯電路中各處的電流相等，
∴R_2min=

U2min

Imax

=

3V

0.3A

=10Ω，
∴滑動變阻器可連入電路的阻值范圍為10Ω～20Ω．
答：（1）電路圖如上圖所示；
（2）此時電流表的讀數為0.2A；
（3）要保證電路中各元件不損壞，滑動變阻器可連入電路的阻值范圍為10Ω～20Ω．

點評：本題考查了根據實物電路圖畫出電路圖、串聯電路的特點、歐姆定律的應用，關鍵是電路中的最大電流的確定即滑動變阻器接入電路中最小阻值的確定．