Question

2．如圖所示的電路中，燈L標(biāo)有“3V  0.9W”，滑動變阻器R上標(biāo)有“20Ω 1A”的字樣，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A，則燈L正常工作時的電流為0.3A．若電源電壓為4.5V，為了保證電路中各元件安全工作，滑動變阻器連入電路中的阻值范圍為5Ω至20Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出燈泡正常發(fā)光時的電流；
（2）比較燈泡正常發(fā)光時的電流和滑動變阻器允許通過的電流、電流表的量程確定電路中的最大電流，此時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，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燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的最大阻值，進一步得出滑動變阻器接入電路中的阻值范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)，電壓表測R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3V，功率為0.9W，
根據(jù)P=UI可得，此時的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A；
（2）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流I_max=0.3A，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，
銀串聯(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_min=R_總-R_L=15Ω-10Ω=5Ω；
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′=U-U_Rmax=4.5V-3V=1.5V，
電路中的電流：
I_min=$\frac{{U′}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：
R_max=$\frac{{U}_{Rmax}}{{I}_{min}}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
所以，滑動變阻器連入電路中的阻值范圍是5Ω～20Ω．
故答案為：0.3；5；20．

點評 滑動變阻器的作用就是要保護電路中的各元件，并改變電路的電流、電壓大小，在確定滑動范圍時，應(yīng)重點關(guān)注電流與電壓的變化，找出最大值和最小值才能最終確定其范圍，具體電路中，尤其要關(guān)注多個電壓或電流的情況，必須保證每一個元件都不能超過其工作要求．