如图是小明设计的探究电路特点的实验电路图，其中电源电压为4.5V，定值电阻R0的规格为“5Ω 1A”，变阻器上标有“20Ω 1A”，灯L上标有“2.5V 1W”，电流表选择量程“0-0.6A”，电压表选择量程为“0-3V”．S1闭合，S2接b，调节变阻器滑片位置使灯正常发光．不计灯丝电阻变化．求： （1）灯正常发光时，通过变阻器的电流；（2）保持变阻器滑片位置不动，当S1闭合，S2接a时，定值电阻R0的功率；（3）当S1闭合，S2接a时，为保证电路中各元件的安全，
2019-06-24
如图是小明设计的探究电路特点的实验电路图，其中电源电压为4.5V，定值电阻R0的规格为“5Ω 1A”，变阻器上标有“20Ω 1A”，灯L上标有“2.5V 1W”，电流表选择量程“0-0.6A”，电压表选择量程为“0-3V”．S1闭合，S2接b，调节变阻器滑片位置使灯正常发光．不计灯丝电阻变化．求：
（1）灯正常发光时，通过变阻器的电流；
（2）保持变阻器滑片位置不动，当S1闭合，S2接a时，定值电阻R0的功率；
（3）当S1闭合，S2接a时，为保证电路中各元件的安全，变阻器允许接入电路的阻值范围．
优质解答
（1）S1闭合、S2接b，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，
所以，由P=UI可得，通过变阻器的电流：
IR=IL===0.4A；
（2）S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：UR=U-UL=4.5V-2.5V=2V，
由I=可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：
R===5Ω，
保持变阻器滑片位置不动，当S1闭合，S2接a时，R0与R串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I===0.45A，
则定值电阻R0的功率：
P0=I2R0=（0.45A）2×5Ω=1.0125W；
（3）当S1闭合，S2接a时，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
因定值电阻和滑动变阻器允许通过的最大电流均为1A，电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I大=0.6A，此时变阻器接入电路中的电阻最小，
电路中的最小总电阻：
R总小===7.5Ω，
则变阻器接入电路中的最小阻值：
R小=R总小-R0=7.5Ω-5Ω=2.5Ω；
电压表的量程为“0-3V”当电压表的示数UR大=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
此时R0两端的电压：
U0=U-UR大=4.5V-3V=1.5V，
此时电路中的电流：
I小===0.3A，
变阻器接入电路中的最大阻值：
R大===10Ω，
所以，变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5Ω～10Ω．
答：（1）灯正常发光时，通过变阻器的电流为0.4A；
（2）保持变阻器滑片位置不动，当S1闭合，S2接a时，定值电阻R0的功率；
（3）当S1闭合，S2接a时，为保证电路中各元件的安全，变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5Ω～10Ω．
（1）S1闭合、S2接b，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，
所以，由P=UI可得，通过变阻器的电流：
IR=IL===0.4A；
（2）S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：UR=U-UL=4.5V-2.5V=2V，
由I=可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：
R===5Ω，
保持变阻器滑片位置不动，当S1闭合，S2接a时，R0与R串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I===0.45A，
则定值电阻R0的功率：
P0=I2R0=（0.45A）2×5Ω=1.0125W；
（3）当S1闭合，S2接a时，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
因定值电阻和滑动变阻器允许通过的最大电流均为1A，电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I大=0.6A，此时变阻器接入电路中的电阻最小，
电路中的最小总电阻：
R总小===7.5Ω，
则变阻器接入电路中的最小阻值：
R小=R总小-R0=7.5Ω-5Ω=2.5Ω；
电压表的量程为“0-3V”当电压表的示数UR大=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
此时R0两端的电压：
U0=U-UR大=4.5V-3V=1.5V，
此时电路中的电流：
I小===0.3A，
变阻器接入电路中的最大阻值：
R大===10Ω，
所以，变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5Ω～10Ω．
答：（1）灯正常发光时，通过变阻器的电流为0.4A；
（2）保持变阻器滑片位置不动，当S1闭合，S2接a时，定值电阻R0的功率；
（3）当S1闭合，S2接a时，为保证电路中各元件的安全，变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5Ω～10Ω．