Question

【题目】将一个标有“4V 4W”字样的小灯泡与一个“10Ω 1A”的滑动变阻器串联接入如图甲所示电路。已知电源电压为不小于2V的整数，且保持不变，灯丝电阻不变。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P滑到距一端五分之二的位置时（可能左半部分接入电路，也可能右半部分接入电路），电流表A的示数如图乙所示。求：

(1)灯泡的电阻；

(2)电源电压；

(3)在保证电路安全的情况下，求该电路电功率的变化范围。（结果除不尽时，请保留1位小数）

Answer 1

【答案】(1)4Ω；(2)4V；(3)1.1W~2.4W。

【解析】

(1)由可得灯泡的电阻；

(2)由电路图知，灯与变阻器串联，电流表测电路中电流，根据变阻器规格确定电流表量程，从而得到电路中电流；再根据串联电路特点和欧姆定律计算电源电压；

(3)在保证电路安全的情况下，根据串联电路特点和电功率公式计算电路电功率的变化范围。

(1)已知灯泡的额定电压和额定功率，由可得灯泡的电阻：

；

(2)由电路图知，灯与变阻器串联，电流表测电路中电流；串联电路中电流处处相等，若电流表使用0-3A量程，由图乙知电流表示数为2A，大于变阻器允许通过最大电流，所以电流表使用的是0-0.6A量程，电流中电流为0.4A，滑动变阻器的滑片P滑到距一端五分之二的位置，若距左端五分之二，接入阻值：

，

由欧姆定律可得电源电压：

，

若变阻器滑片距右端五分之二，此时接入电路的阻值：

，

由欧姆定律可得电源电压：

，

因为电源电压为不小于2V的整数，所以电源电压为4V；

(3)当滑片在右端时，变阻器连入阻值最大，电路中电流最小，由串联电路特点和欧姆定律可得电路中最小电流：

，

所以电路中最小功率：

，

由知灯泡正常发光电流：

，

而电流表使用的是0-0.6A量程，为保证电路安全所以电路中最大电流，则电路中最大功率：

，

即电路电功率的变化范围为1.1W~2.4W。

答：(1)灯泡的电阻为4Ω；(2)电源电压为4V；(3)在保证电路安全的情况下，该电路电功率的变化范围是1.1W~2.4W。