Question

1．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最大阻值是7.2Ω，最小阻值是4Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡L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，根據(jù)P=UI求出正常發(fā)光時的電流，再根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律求出燈泡的電阻，由P=UI計算變阻器此時功率；
（2）比較燈泡的額定電流和電流表的量程、滑動變阻器允許通過的最大電流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)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時，電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出此時燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最小電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值，然后得出答案．

解答 解：
由電路圖可知，滑動變阻器與燈泡L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）由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由串聯(lián)電路特點和P=UI可得，此時滑動變阻器消耗功率：
P_R=U_RI=（U-U_額）I=（8V-6V）×0.5A=1W；
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
（2）串聯(lián)電路中電流處處相等，且燈泡正常發(fā)光時的電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，滑動變阻器允許通過的最大電流為1A；
所以電路中的最大電流為：I_最大=0.5A，此時燈泡正常發(fā)光，滑動變阻器接入電路中的電阻最小；
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
此時電壓表的最小示數(shù)：U_滑最小=U-U_L=8V-6V=2V，
滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑小=$\frac{{U}_{滑最小}}{{I}_{最大}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
此時燈泡兩端的電壓：U_L最小=U-U_滑大=8V-3V=5V，
電路中的最小電流：
I_最小=$\frac{{U}_{L最小}}{{R}_{L}}$=$\frac{5V}{12Ω}$=$\frac{5}{12}$A，
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_滑大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V}{\frac{5}{12}A}$=7.2Ω，
所以，滑動變阻器連入電路的阻值變化范圍4～7.2Ω．
故答案為：1；7.2；4．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是會根據(jù)電路中的電流確定滑動變阻器接入電路中的最小阻值，根據(jù)電壓表的最大示數(shù)確定滑動變阻器接入電路中的最大阻值．