Question

13．如圖所示電路中，滑動(dòng)變阻器銘牌上標(biāo)有“50Ω　 1A”字樣，電壓表量程0～15V．閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，調(diào)節(jié)變阻器滑片P至某位置，電壓表示數(shù)為8.0V，電流表示數(shù)為0.50A，燈泡正常發(fā)光；再閉合開(kāi)關(guān)S₃，電流表示數(shù)變?yōu)?.75A．求：
（1）變阻器接入電路的阻值；
（2）燈泡的額定功率；
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，則使燈泡正常發(fā)光的電源電壓最大值為19V．

Answer 1

分析 （1）閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路的阻值；
（2）開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃閉合時(shí)，電路為滑動(dòng)變阻器的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃時(shí)，燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）僅閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，比較燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電流和滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)其兩端的電壓，然后與電壓表的量程相比較確定滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓，然后根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的最大電壓．

解答 解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃時(shí)，L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{8V}{0.50A}$=16Ω
（2）開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃閉合時(shí)，燈泡被短路，電路為滑動(dòng)變阻器的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，
則電源的電壓：
U=I′R_滑=0.75A×16Ω=12V，
開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₃時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡兩端的電壓：
U_L=U-U_滑=12V-8V=4V，
燈泡的額定功率：
P=U_LI=4V×0.5A=2W；
（3）僅閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂時(shí)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.5A，變阻器允許通過(guò)的最大電流為1A，
所以，電路中的最大電流I=0.5A，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)其兩端的電壓：
U_AB=IR_滑大=0.5A×50Ω=25.0V，此電壓超過(guò)了電壓表量程，所以滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓U_滑大=15.0V，
則電源電壓的最大值：
U_大=U_L+U_滑大=4.0V+15.0V=19.0V
答：（1）變阻器接入電路的阻值為16Ω；
（2）燈泡的額定功率2W；
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，改變電源電壓并移動(dòng)滑片P，則使燈泡正常發(fā)光的電源電壓最大值為19.0V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)時(shí)電路連接方式的判斷和電源電壓的判斷．