Question

（2013?义乌市）小阳同学在实验室选用部分器材连接了如图所示的电路，其中电源电压为6伏并保持不变，灯泡L上标有“3V、0.3A”字样，滑动变阻器R₂的阻值变化范围为O～20Ω，电流表选“0～0.6A”量程．检查连接正确后，闭合开关S，灯泡发光．
（1）遵循规范的实验操作，为配合答题分析，小阳认为需要画出此时的电路图，请你帮她将电路图画在方框内．
要求：①电路图必须包含实物图中所有元件（开关S闭合，可用导线代替）
②在图中标出该状态时可以确认并可供计算的已知条件
③最终图形请用0.5毫米及以上的黑色签字笔描黑
（2）请列式计算此时电流表的读数．
（3）要保证电路中各元件不损坏，请通过计算确定滑动变阻器可连入电路的阻值范围．

Answer 1

分析：（1）由实物电路图画电路图时，可以根据电流流向法，从电源的正极出发依次画出各电路原件回到负极即可；
（2）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据欧姆定律求出灯泡的电阻，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处，根据电阻的串联和欧姆定律求出电流表的示数；
（3）根据灯泡的额定电流可知电路中的最大电流为0.3A时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出其大小，进一步求出滑动变阻器接入电路中电阻的范围．

解答：解：（1）先画出电源符号，从电源的正极出发依次画出电流表、灯泡、滑动变阻器回到负极即可，如下图所示：

（2）根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：
R_L=

UL额

IL额

=

3V

0.3A

=10Ω，
∵闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处，且串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，
∴电流表的示数：
I=

U

RL+R2

=

6V

10Ω+20Ω

=0.2A；
（3）要保证电路中各元件不损坏，电路中的最大电流为0.3A，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴滑动变阻器两端的电压：
U_2min=U-U_L=6V-3V=3V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴R_2min=

U2min

Imax

=

3V

0.3A

=10Ω，
∴滑动变阻器可连入电路的阻值范围为10Ω～20Ω．
答：（1）电路图如上图所示；
（2）此时电流表的读数为0.2A；
（3）要保证电路中各元件不损坏，滑动变阻器可连入电路的阻值范围为10Ω～20Ω．

点评：本题考查了根据实物电路图画出电路图、串联电路的特点、欧姆定律的应用，关键是电路中的最大电流的确定即滑动变阻器接入电路中最小阻值的确定．