Question

14．如圖所示，電源電壓恒為4.5V，電壓表量程為”0～3V”，滑動(dòng)變阻器R規(guī)格為”20Ω，1A”，燈泡L標(biāo)有”3.0V，1.5W”字樣（不考慮燈絲電阻變化）．請(qǐng)完成下列問(wèn)題：
（1）燈泡的電阻和正常工作的電流；
（2）在不損壞電路元件情況下，滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍．

Answer 1

分析 （1）由P=UI計(jì)算燈泡電阻，由I=$\frac{U}{R}$計(jì)算燈泡電阻；
（2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器、燈泡規(guī)格及電壓表量程分析并計(jì)算變阻器的取值范圍．

解答 解：
（1）由P=UI可知，燈泡額定電流：
I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.5W}{3V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$計(jì)算燈泡電阻
R_L=$\frac{{U}_{額}}{I}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω；
（2）由圖R與L串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端電壓，
由題，滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)最大電流1A，燈泡額定電流0.5A，由串聯(lián)電路電流處處相等可知，電路最大電流等于燈泡額定電流，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可知此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最小：
R_滑最小=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.5A}$=3Ω，
電壓表量程為0～3V，電壓表最大示數(shù)是3V，
此時(shí)電路電流I′=$\frac{U-{U}_{R}}{{R}_{L}}$=$\frac{4.5V-3V}{6Ω}$=0.25A，
由歐姆定律可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R_滑最大=$\frac{{U}_{R}}{I′}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω，
則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是：3Ω～12Ω．
答：（1）燈泡的電阻是6Ω，正常工作的電流0.5A；
（2）在不損壞電路元件情況下，滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍3Ω～12Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是正確分析滑動(dòng)變阻器的最大和最小值．