Question

如图甲所示电路，电源电压保持不变。灯L标有“4V　2W”字样，电流表的量程为，电压表的量程为，滑动变阻器R₁的最大阻值为20Ω。只闭合开关S、S₁，调节滑动变阻器滑片P，电流表的示数与电压表的示数变化关系图像如图乙所示。求：

(1)灯L正常工作时的电阻；

(2)电源电压及定值电阻R₂的阻值；

(3)只闭合开关S和S₂，移动滑动变阻器的滑片P，灯L的图像如图丙所示，在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器R₁允许的取值范围。

Answer

(1)；(2)5V，；(3)

【解析】

(1)灯L正常工作时的电阻

(2)只闭合开关S、S1，定值电阻R2和滑动变阻器R1串联，电压表测量滑动变阻器R1两端的电压，电流表测电路中的电流，调节滑动变阻器滑片P，得到电流表与电压表示数关系如图乙所示。由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压

在图乙中取两组数据代入公式，可得

①

②

联立①②解得

(3)只闭合开关S和S2，灯泡L串联和滑动变阻器R1串联，电压表测量滑动变阻器R1两端的电压，电流表测电路中的电流，由串联电路的分压规律可知，当电压表示数最大为3V时，R1接入电路的电阻最大，此时小灯泡两端电压为

由图丙可知电路中最小电流

则R1接入电路的最大电阻

灯泡L正常工作时电流

灯泡L正常工作时的电压为4V，此时滑动变阻器两端的电压

则R1接入电路的最小电阻

所以R1允许的取值范围是。

答：(1)灯L正常工作时的电阻为；

(2)电源电压为5V，定值电阻R2的阻值为10Ω；

(3)只闭合开关S和S2，滑动变阻器R1允许的取值范围为。