Question

【題目】如圖甲所示，燈L的額定電壓為12V，其I-U圖像如圖乙所示，定值電阻R0的阻值為20Ω，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“100Ω 1A”。

（1）開(kāi)關(guān)都閉合，燈L正常發(fā)光，電流表、電壓表的量程分別為0～0.6A，0～15V。求燈正常發(fā)光的電阻及滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍。

（2）閉合S，斷開(kāi)S1、S2，將電源換成一個(gè)可調(diào)電壓的電源，電流表、電壓表量程分別為0～0.6A，0～3V，其他部分電路連接不變。調(diào)節(jié)R使電流表和電壓表先后均能達(dá)到滿偏，且電路正常工作。求可調(diào)電源電壓的取值范圍。

Answer 1

【答案】（1）40Ω；40Ω-100Ω；（2）12V-15V

【解析】

（1）開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R并聯(lián)，電壓表測(cè)電源兩端的電壓，電流表測(cè)干路電流，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈L正常發(fā)光，所以，電源的電壓U=UL=12V，由圖乙可知，通過(guò)燈L的電流IL=0.3A，燈正常發(fā)光的電阻：RL==40Ω，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，當(dāng)電流表的示數(shù)I=0.6A時(shí)，通過(guò)變阻器R的最大電流：IR=I-IL=0.6A-0.3A=0.3A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，則R小= =40Ω，又因滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻越大時(shí)，通過(guò)R的電流越小，電路的總電流越小，所以，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值為100Ω，則滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍為40Ω～100Ω；

（2）閉合S，斷開(kāi)S1、S2時(shí)，R與R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，調(diào)節(jié)R使電流表、電壓表先后達(dá)到滿偏，且電路正常工作：當(dāng)變阻器接入電路中電阻為0，且電流表滿偏時(shí)，電源電壓最小，由歐姆定律得到U小=I滿R0=0.6A×20Ω=12V；電壓表最大示數(shù)為3V，當(dāng)變阻器最大電阻連入電路時(shí)，電路的電流為：I小=，當(dāng)電壓表達(dá)到滿偏時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律有：U電=U滿+U0=3V+×20Ω=3.6V，此時(shí)電流表不能達(dá)到滿偏，3.6V舍去；當(dāng)電壓表達(dá)到滿偏且電流表也能達(dá)到滿偏時(shí)，電源電壓最大，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律有，U大=U滿+U0=U滿+I滿R0=3V+0.6A×20Ω=15V，因題中要求兩個(gè)電表先后均能達(dá)到滿偏，故最大電壓應(yīng)小于15V，故可調(diào)電源電壓的取值范圍為：12V≤U＜15V。

答：（1）燈正常發(fā)光的電阻及滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍為40Ω～100Ω；

（2）調(diào)節(jié)R使電流表和電壓表先后均能達(dá)到滿偏，且電路正常工作。可調(diào)電源電壓的取值范圍為12V≤U＜15V。