Question

20．在如圖電路中，電源兩端電壓U=9V保持不變，L為標有“6V 0.6A”的小燈泡（燈絲電阻不隨溫度變化），R為保護電阻．電壓表量程為0V-3V，滑動變阻器的最大阻值為20Ω．閉合開關(guān)S后，滑動變阻器滑片移至最左端時，小燈泡兩端電壓為6V，恰好正常發(fā)光．在保證電路各部分安全的條件下，電流表的最小示數(shù)是0.4A．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器、定值電阻R串聯(lián)，電壓表測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．滑動變阻器滑片移至最左端時，接入電路中的電阻為零，燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出R的阻值，根據(jù)歐姆定律求出L的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，然后與電壓表的量程相比較確定電壓表的最大示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡和R兩端的電壓，利用電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的最小電流．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器、定值電阻R串聯(lián)，電壓表測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
滑動變阻器滑片移至最左端時，接入電路中的電阻為零，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且燈泡正常發(fā)光，
所以，R兩端的電壓：
U_R=U-U_L=9V-6V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω，
當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑}+R}$=$\frac{9V}{10Ω+20Ω+5Ω}$=$\frac{9}{35}$A，
滑動變阻器兩端的電壓：
U_L=IR₂=$\frac{9}{35}$A×20Ω≈5V＞3V，
所以，當電壓表的示數(shù)為3V時，電路中的電流最小，
此時燈泡與R兩端的電壓：
U_LR=U-U_滑=9V-3V=6V，
電路中的最小電流：
I_小=$\frac{{U}_{LR}}{{R}_{L}+R}$=$\frac{6V}{10Ω+5Ω}$=0.4A．
故答案為：0.4．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)電壓表的量程和滑動變阻器接入電路中的電阻最大時其兩端的電壓確定電路中的最小電流，要注意燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等．