题目

如图所示，电源电压为可调电压，小灯泡L标有“4V　1.6W”，滑动变阻器R1标有“ 　1A”的字样，电流表的量程为 ，电压表的量程为 。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求： （1） 小灯泡L的阻值是多少? （2） 当S、S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片P移到中点时，电流表的示数为0.45A，电压表示数为3V，则R2消耗的电功率是多少? （3） 将电源电压调至6V时，闭合开关S，断开开关S1、S2 ， 在确保电路安全的前提下，则滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围。 答案： 解：根据灯炮L的铭牌标志可求灯泡L的电阻 RL=UL2PL=(4V)21.6W=10Ω 答：小灯泡L的阻值为 10Ω 解：当S、S1、S2都闭合时，R1和R2并联、灯泡L被短路。将滑动变阻器的滑片P移到中点时，R1接入的电阻为 20Ω ，此时通过R1的电流 I1=U1R1=3V20Ω=0.15A 此时通过R2的电流 I2=I总−I1=0.45A−0.15A=0.3A R2消耗的电功率 P2=U2I2=3V×0.3A=0.9W 答：当S、S1、S2都闭合，将滑动变阻器的滑片P移到中点时， R2消耗的电功率为0.9W 解：开关S闭合，断开开关S1、S2时，变阻器R1和灯泡L串联。当灯泡恰好正常发时R1的电流和灯泡L的电流相等 I1'=IL=PLUL=1.6W4V=0.4A 此时R1接入电路中的电阻 R1'=U1I1'=U总−ULI1'=6V−4V0.4A=5Ω 综上所述，要使灯泡L不超过额定电压、且电流表示数不超过测量范围，变阻器R1接入的最小电阻为 5Ω 。 电压表测量的是变阻器R1的两端电压，由串联电路的分压原是可知，电压表示数会随着R1接入阻值的增大而增大，故电压表示数达到 3V 时，R1接入电阻为最大值，由串联电路分压原理可得 R1大RL=U1大UL' 代入数据可得 R1大10Ω=3V6V−3V 解上式可得 R1大=10Ω 所以滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围为 5Ω≤R1≤10Ω 答：在确保电路安全的前提下，滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围为 5Ω≤R1≤10Ω 。

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