Question

9．如圖所示，電源電壓為18V且保持不變，電壓表的量程為0一15V，電流表的量程為0---0.6A，滑動(dòng)變阻器的最大阻值100Ω，小燈泡L標(biāo)有“6V、0.5A”字樣，閉合開關(guān)S，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，電壓表的讀數(shù)是12V，若燈泡的電阻不變．在保證電路各元件安全的情況下．滑動(dòng)變阻器連人電路中的阻值變化范圍為24～60Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的額定電流，則由電流表的最大示數(shù)和燈泡的額定電流確定電路中的最大電流，利用歐姆定律求出電路的最小電阻，利用串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小值；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)兩端的電壓為15V，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，再利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器R₂接入電路的最大值，即可得出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為6V，
由串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可知：
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓兩端的電壓U_R=U-U_L=18V-6V=12V；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：
燈泡的電阻R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
則燈泡的額定電流I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，電流表的量程為0.6A，
所以，電路中的最大電流為I_max=0.5A，
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總min=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和得：
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小值R_min=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時(shí)，燈泡兩端的電壓：
U_Lmin=U-U_滑=18V-15V=3V，
電路中的電流：
I_min=$\frac{{U}_{Lmin}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$得：
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R_max=$\frac{{U}_{Rmax}}{{I}_{min}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω，
故滑動(dòng)變阻器R₂接入電路的阻值范圍為24～60Ω．
故答案為：12；24～60Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，容易出錯(cuò)的地方是電路中最大電流的確定，要考慮燈泡的額定電流．