践行者初中物理电学典题详解第685题

23.如图所示电路，电源电压恒为6V，小灯泡L标有“5V 2W”。

（1)只闭合开关S和S2时，滑动变阻器的滑片P置于某一位置时，电压表的示数为1V，求此时滑动变阻器接入电路的阻值大小；

（2)断开S2、闭合S1，并保持滑动变阻器的滑片P位置不变，电流表示数为0.48 A，再移动滑片到某一位置正好使R1消耗的功率达到最大，求R1的最大功率；

(3)若滑动变阻器 R1的铭牌是“20Ω 1A”，电流表的量程是0~0.6A，电压表的量程是0~3V，只闭合开关S和S1，移动滑动变阻器的滑片P，在保证各元件安全工作的情况下，求滑动变阻器的取值范围。

解析:1当闭合S与S2时:

1.1分析电路图可知:

①R1与L串联，

②V测量R1两端电压U1，

③A测量电路中的电流I；

1.2由题意可知:

①UL额=5V，PL额=2W，

②U=6V，U1=1V，

则UL=U-U1=5V=UL额，

则I=PL额/UL额=2W/5V=0.4A，

则R1=U1/I=1V/0.4A=2.5Ω；

2当断开S2、闭合S1，

并保持滑动变阻器的滑片P位置不变时:

2.1分析电路图可知:

①R1与R2串联，

②V测量R1两端电压U1，

③A测量电路中的电流I'；

2.2由题意可知:

①U=6V，②R1=2.5Ω，③I'=0.48A，

则R2=U/I' - R1=6V/0.48A - 2.5Ω=10Ω；

2.3当移动滑片，使R1消耗的功率P1最大时:

由P1=UI'-I'²R2=6V×I'-I'²×10Ω

和二次函数性质可知:

当I'=0.3A时，P1max=0.9W；

3当闭合开关S和S1时:

3.1分析电路图可知:

①R1与R2串联，

②V测量R1两端电压U1，

③A测量电路中的电流I'；

3.2由题意可知:

①U=6V，R2=10Ω，

②R2max=20Ω，I2max=1A，

③A的量程0~0.6A，V的量程0~3V，

则易知:Imax=0.6A(A满偏，或R1=0)，

U1max=3V(V满偏)，

(若R1max=20Ω，

则U1max=U×R1max/(R1max+R2)

=6V×2/3=4V>3V，不符合题意)

3.3当Imax=0.6A时，

R1max=U/Imax -R2

=6V/0.6A-10Ω=0，

当U1max=3V时，

U2min=U-U1max=6V-3V=3V，

则R1max=U1max×R2/U2min

=3V×10Ω/3V=10Ω；

综上:在保证各元件安全工作的情况下，

R1取值范围为0~10Ω。

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