Question

16．如圖所示電路，燈L標(biāo)有“3V  0.9W”，小燈泡電阻不隨溫度改變，滑動(dòng)變阻器R上標(biāo)有“50Ω，1A”的字樣，電壓表量程為0～3V，則燈L正常工作時(shí)的電流為0.3A．若電源電壓為4.5V且保持不變，為了保證電路中各元件安全工作，滑動(dòng)變阻器允許接人電路的阻值范圍是5Ω～20Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)R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，根據(jù)P=UI求出燈L正常工作時(shí)的電流；
（2）比較燈泡正常工作時(shí)的電流和滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最小阻值和燈泡的電阻，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(shí)滑動(dòng)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(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻，然后得出答案．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）由P=UI可得，燈L正常工作時(shí)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，且燈泡正常工作時(shí)的電流為0.3A，滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為1A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.3A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的最小阻值和燈泡的電阻分別為：
R=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R_小=R-R_L=15Ω-10Ω=5Ω，
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_R=3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R=4.5V-3V=1.5V，
電路中的電流：
I_小=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：
R_大=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
所以，滑動(dòng)變阻器允許接人電路的阻值范圍是5Ω～20Ω．
故答案為：0.3；5Ω～20Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，會(huì)確定電路中的最大電流和滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值是關(guān)鍵．