Question

20．如圖所示，電源電壓為9V，R₀=60Ω，滑動(dòng)變阻器R的規(guī)格為“50Ω 2A”，電流表的量程為“0-0.6A”，小燈泡標(biāo)有“6V 3W”字樣．不考慮燈絲電阻變化，并保證電路安全，則當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁、S₂斷開，滑動(dòng)變阻器連入電路中阻值最小時(shí)，燈與滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之比是2：1；當(dāng)開關(guān)S、S₁、S₂都閉合且電路消耗的總功率最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值是20Ω．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁、S₂斷開時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程和滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流確定電路中的最大電流，然后確定燈泡兩端的最大電壓，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路中阻值最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出變阻器兩端的電壓，然后求出燈與滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之比；
（2）當(dāng)開關(guān)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，R₀與滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，當(dāng)電流表的示數(shù)最大時(shí)電路消耗的總功率最大，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過R₀的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過R的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁、S₂斷開時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，
由P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，變阻器允許通過的最大電流為2A，
所以，電路中的最大電流為0.5A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路中阻值最小，燈泡兩端的電壓U_L=6V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_L=9V-6V=3V，
則燈與滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之比：
U_L：U_R=6V：3V=2：1；
（2）當(dāng)開關(guān)S、S₁、S₂都閉合時(shí)，R₀與滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
當(dāng)電流表的示數(shù)I=0.6A時(shí)，電路消耗的總功率最大，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，通過R₀的電流：
I₀=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{9V}{60Ω}$=0.15A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過滑動(dòng)變阻器的電流：
I_R=I-I₀=0.6A-0.15A=0.45A，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{R}}$=$\frac{9V}{0.45A}$=20Ω．
故答案為：2：1； 20．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，分清串聯(lián)時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值和并聯(lián)時(shí)電路消耗的功率最大是關(guān)鍵．