Question

9．如圖所示，電源電壓為18V且保持不變，電壓表的量程為0一15V，電流表的量程為0---0.6A，滑動變阻器的最大阻值100Ω，小燈泡L標(biāo)有“6V、0.5A”字樣，閉合開關(guān)S，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，電壓表的讀數(shù)是12V，若燈泡的電阻不變．在保證電路各元件安全的情況下．滑動變阻器連人電路中的阻值變化范圍為24～60Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，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，利用串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的額定電流，則由電流表的最大示數(shù)和燈泡的額定電流確定電路中的最大電流，利用歐姆定律求出電路的最小電阻，利用串聯(lián)電路的電阻特點求出滑動變阻器接入電路的最小值；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點可知滑動變阻器接入電路的電阻最大時兩端的電壓為15V，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，再利用歐姆定律求出滑動變阻器R₂接入電路的最大值，即可得出滑動變阻器接入電路的阻值范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓為6V，
由串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可知：
滑動變阻器兩端的電壓兩端的電壓U_R=U-U_L=18V-6V=12V；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：
燈泡的電阻R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
則燈泡的額定電流I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，電流表的量程為0.6A，
所以，電路中的最大電流為I_max=0.5A，
此時電路中的總電阻：
R_總min=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和得：
滑動變阻器接入電路中的最小值R_min=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時，燈泡兩端的電壓：
U_Lmin=U-U_滑=18V-15V=3V，
電路中的電流：
I_min=$\frac{{U}_{Lmin}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$得：
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_max=$\frac{{U}_{Rmax}}{{I}_{min}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω，
故滑動變阻器R₂接入電路的阻值范圍為24～60Ω．
故答案為：12；24～60Ω．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，容易出錯的地方是電路中最大電流的確定，要考慮燈泡的額定電流．