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    4．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的规烙为“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）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．

    分析 （1）S1闭合，S2接b，灯泡与变阻器R串联，电压表测变阻器两端电压．由串联电路特点和P=UI计算灯正常发光时，通过变阻器的电流，并计算出此时变阻器连入阻值；
    （2）当S1闭合，S2接a时，R0与R串联，电流表测电路中电流，电压表测R两端电压，先串联电路特点和欧姆定律计算电路中电流，再P=I2R计算定值电阻R0的功率；
    （3）根据电路元件的规格和电表量程，根据串联电路特点和欧姆定律计算变阻器的取值范围．

    解答 解：
    （1）由图知，S1闭合，S2接b，灯泡与变阻器R串联，电压表测变阻器两端电压，
    串联电路中电流处处相等，由P=UI可得，灯正常发光时通过变阻器的电流：
    I=IR=I额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A；
    由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，此时变阻器连入电路的阻值：
    R=$\frac{U-{U}_{额}}{{I}_{R}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{0.4A}$=5Ω；
    （2）由图知，当S1闭合，S2接a时，R0与R串联，
    滑片位置不动，此时电路中电流：
    I′=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{4.5V}{5Ω+5Ω}$=0.45A，
    所以定值电阻R0的功率；
    P0=I′2R0=（0.45A）2×5Ω=1.0125W；
    （3）①当S1闭合，S2接a时，R0与R串联，电流表测电路中电流，电压表测R两端电压，
    由题知，R和R0允许通过最大电流为1A，电流表量程0-0.6A，所以电流中最大电流为0.6A，
    由串联电路特点和欧姆定律可知，
    I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$≤0.6A，即：$\frac{4.5V}{5Ω+R}$≤0.6A，
    解得：R≥2.5Ω，
    电压表量程0-3V，所以UR =IR≤3V，即：$\frac{4.5V}{5Ω+R}$×R≤3V，
    解得：R≤10Ω，
    所以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；
    ②S1闭合，S2接b，灯泡与变阻器R串联，电压表测变阻器两端电压，
    灯泡电阻：RL=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω
    灯泡允许通过最大电流0.4A，R允许通过最大电流为1A，所以电流中最大电流为0.4A，
    所以：I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$≤0.4A，即：$\frac{4.5V}{6.25Ω+R}$≤0.4A，
    解得：R≥5Ω，
    电压表量程0-3V，所以UR =IR≤3V，即：$\frac{4.5V}{6.25Ω+R}$×R≤3V，
    解得：R≤12.5Ω，
    所以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：5Ω～12.5Ω．
    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的功率为1.0125W；
    （3）①当S1闭合，S2接a时，变阻器允许接入电路的阻值范围为：2.5Ω～10Ω；
    ②S1闭合，S2接b时，变阻器允许接入电路的阻值范围为：5Ω～12.5Ω．

    点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律、电功率计算公式的应用．滑动变阻器的作用就是要保护电路中的各元件，并改变电路的电流、电压大小，在确定滑动范围时，应重点关注电流与电压的变化，找出最大值和最小值才能最终确定其范围，具体电路中，尤其要关注多个电压或电流的情况，必须保证每一个元件都不能超过其工作要求

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