Question

15．在如圖所示的電路中，電源電壓為9V且保持不變，電流表的規(guī)格為“0-0.6A”，電壓表的規(guī)格為“O-15V”，燈泡上標有“6V 3W”和標有“15Ω，1A”字樣的滑動變阻器，設燈絲電阻不變．
請解答：
（1）燈泡正常發(fā)光時的電阻．
（2）當電流表示數(shù)為0.4A時，變阻器與燈泡消耗的電功率之比．
（3）移動滑動變阻器滑片P，電流表、電壓表示數(shù)的范圍分別是多少．

Answer 1

分析 （1）由電功率公式的變形公式可以求出燈泡電阻．
（2）由串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出滑動變阻器兩端電壓，然后應用功率公式求出滑動變阻器與燈泡的功率之比．
（3）應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出電路最大與最小電流，然后確定電流表示數(shù)范圍，求出滑動變阻器兩端的最大與最小電壓，然后確定電壓表示數(shù)范圍．

解答 解：由圖示電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓，電流表測電路電流；
（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡正常發(fā)光時的電阻：R_L=$\frac{{U}_{L額}^{2}}{{P}_{L額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）當電流：I=0.4A時，燈泡兩端電壓：
U_L=IR_L=0.4A×12Ω=4.8V，
滑動變阻器兩端電壓：U_R=U-U_L=9V-4.8V=4.2V，
滑動變阻器與燈泡功率之比：$\frac{{P}_{R}}{{P}_{L}}$=$\frac{{U}_{R}I}{{U}_{L}I}$$\frac{4.2V}{4.8V}$=$\frac{7}{8}$；
（3）由P=UI可知，燈泡額定電流：I_L額=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
電流表量程為0-0.6A，滑動變阻器運行的最大電流為1A，
則：電路最大電流：I_最大=I_L額=0.5A，
此時電壓表示數(shù)：U_最小=U-U_L=9V-6V=3V；
當變阻器電阻最大時，電流表示數(shù)：I_最小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑}}$=$\frac{9V}{12Ω+15Ω}$=$\frac{1}{3}$A≈0.33A，
此時電壓表示數(shù)：U_最大=I_最小R_R=$\frac{1}{3}$A×15Ω=5V；
所以電流表示數(shù)范圍為0.33A～0.5A；電壓表示數(shù)的范圍為3V～5V．
答：（1）燈泡正常發(fā)光時的電阻為12歐姆．
（2）當電流表示數(shù)為0.4A時，變阻器與燈泡消耗的電功率之比為7：8．
（3）電流表示數(shù)范圍為0.33A～0.5A；電壓表示數(shù)的范圍為3V～5V．

點評 本題考查了求電阻、功率之比、電表示數(shù)變化范圍，分析清楚電路結構，應用串聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率公式即可正確解題．