Question

【题目】如图所示电路，电源电压恒定，电流表A的量程为0-0.6A，电压表V的量程为0-3V，小灯泡上标有“2V 0.4W”，R1=10。当开关S、S1、S3闭合时电流表的示数为0.5A；当开关S、S2、S3闭合时，R2滑片位于最右端时，电流表的示数为0.2A。小灯泡电阻不变，求：

（1）电源电压；

（2）当开关S、S2、S3闭合时，为确保电路各元件安全，R2的取值范围是多少？

（3）当开关S、S2、S3闭合时，求电路最大电功率。

Answer 1

【答案】（1）5V

（2）7.5Ω至20Ω

（3）2W

【解析】

（1）当开关S、S1、S3闭合时电流表的示数为0.5A，此时滑动变阻器被短路，灯没有接入电路，为R1的简单电路，根据得，电源电压为：

；

（2）灯泡上标有“2V 0.4W”，根据得，灯正常工作电流为：

；

根据得，灯丝电阻为：；

灯与R1并联的等效电阻为：；

当开关S、S2、S3闭合，R2滑片位于最右端，此时灯与R1并联后再与滑动变阻器最大阻值串联，电流表的示数为0.2A，根据得，此时总电阻为：

；

根据串联的总电阻等于各电阻之和得，滑动变阻器的最大阻值为：

；

灯正常工作时，两端电压为2V，电流为0.2A，因为R1与灯并联，且两者电阻值相等，根据知，通过R1的电流与灯的电流相等，则总电流为，小于电流表的量程，即保证电路安全的前提下，电流最大为0.4A，根据串联电路的分压特点得，滑动变阻器两端的电压为：

，

根据得，滑动变阻器接入电路的最小阻值为：

；

所以为确保电路各元件安全，R2的取值范围是7.5Ω至20Ω。

（3）由（2）的解答可知，当开关S、S2、S3闭合，电路中最大电流为0.4A，根据得，电路最大电功率为：

。