Question

9．如圖所示電路，電源電壓恒為8V，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω  1A”，燈泡標(biāo)有“6V  3W”字樣．若閉合開關(guān)，兩電表示數(shù)均不超過所選量程，燈泡兩端的電壓不超過額定值，不考慮燈絲電阻變化，燈L正常工作時，滑動變阻器的功率為1W．為了保證電路中各元件安全工作，滑動變阻器允許接入電路的阻值范圍是4Ω～7.2Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)P=UI和串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出電路中的電流，利用P=UI求出滑動變阻器消耗的電功率；
（2）比較燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻和電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出最小阻值；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出接入電路的最大阻值，進(jìn)一步得出變阻器接入電路中電阻的范圍．

解答 解：由電路圖可知，滑動變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L=6V，功率P_L=3W，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_L=8V-6V=2V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=UI可得，電路中的電流：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
則滑動變阻器的功率：
P_R=U_RI=2V×0.5A=1W；
（2）燈泡的額定電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，則電路中的最大電流為0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{8V}{0.5A}$=16Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_小=R_總-R_L=16Ω-12Ω=4Ω，
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_R大=3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
此時燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R大=8V-3V=5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I_小=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{R大}}{{R}_{大}}$，即$\frac{5V}{12Ω}$=$\frac{3V}{{R}_{大}}$，
解得：R_大=7.2Ω，
則滑動變阻器允許接入電路的阻值范圍是4Ω～7.2Ω．
故答案為：1；4Ω～7.2．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電壓和電流表的量程確定電路中的最大電流．