题目

如图甲所示，电源电压保持12V不变，R0为定值电阻，电压表量程为0~15V，电流表量程为0~0.6A。第一次只闭合开关S、S1，将滑片P从B端移动到A端，第二次只闭合开关S、S2，将滑片P从B端逐步向A端移动，直至白炽灯L正常发光。根据实验过程中测量的数据，绘制电流表与电压表示数的关系图像如图乙所示。求： (1)滑动变阻器两端AB间的电阻值； (2)在闭合开关S、S2时，白炽灯L正常工作1min消耗的电能是多少? (3)在整个过程中且电路安全条件下，R0功率的变化范围。 答案：(1)20Ω；(2)180J；(3)0.9W~2.5W 【解析】(1)只闭合开关S、S1，灯泡L短路，定值电阻R0与滑动变阻器R的最大阻值串联，电路电流不变，将滑片P从B端移动到A端时，电压表测滑动变阻器R两端电压，由图乙可知此时电路电流为0.4A，滑动变阻器接入阻值最大时，两端电压最大为8V，由可得滑动变阻器两端AB间的电阻值 (2)根据串联分压由(1)可知，定值电阻R0两端电压   由可得定值电阻R0的阻值 只闭合开关S、S2时，灯泡L、定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器R两端电压，滑片P在A端时，白炽灯L正常发光。由图乙可知此时电路电流为0.5A，电压表示数即滑动变阻器R两端电压为1V，根据可得定值电阻R0两端电压 根据串联分压可得灯泡正常发光时两端电压 则白炽灯L正常工作1min消耗的电能 (3)在整个过程中且电路安全条件下，由图乙可知通过定值电阻R0的最大电流、最小电流分别为0.5A、0.3A，则R0功率的最大值和最小值分别为 即R0功率的变化范围是0.9W~2.5W。

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