Question

5．如圖，電源電壓18V保持不變．電流表量程0～1.6A，電壓表量程0～15V，滑動變阻器規(guī)格“100Ω  1A”，小燈泡上標(biāo)有“6V  3W”字樣，要求開關(guān)閉合后兩個電表的示數(shù)均不超過所選量程，且燈泡兩端的滑片向左移動時，電壓表示數(shù)將減小（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），燈的亮度將變亮．滑動變阻器的阻值允許調(diào)節(jié)的范圍是24～60Ω．

Answer 1

分析 由圖可知燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器的電壓，電流表測電路中的電流；
（1）當(dāng)滑動變阻器滑片向左移動的過程中，接入電路的電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化，即可判斷燈的亮度變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓變化．
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時，滑動變阻器連入的電阻最大，電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出電路中的電流、滑動變阻器接入電路的最大阻值，再根據(jù)P=UI求出燈泡的最小電功率，進(jìn)一步得出滑動變阻器接入電路的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍．

解答 解：（1）當(dāng)滑動變阻器滑片向左移動的過程中，接入電路的電阻變小，電路的總電阻變�。桓鶕�(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大，即通過燈泡的電流變大，則燈泡亮度變亮；
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點可知，滑動變阻器兩端分得的電壓變小，即電壓表的示數(shù)變�。�
（2）燈泡上標(biāo)有“6V  3W”字樣，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：
燈泡電阻為R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω；燈泡正常工作電流為I_L=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A；
所以，電路中電流最大為I_最大=I_L=0.5A；
則根據(jù)歐姆定律得：此時的電路的最小阻值為R′=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
滑動變阻器連入的最小電阻R_最小=R′-R_L=36Ω-12Ω=24Ω；
由于電壓表與變阻器并聯(lián)，為保護(hù)電壓表，滑動變阻器兩端的最大電壓為15V，此時滑動變阻器連入的電阻最大，電路中的電流最小，
由串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和可知：則U_L′=U-U_R=18V-15V=3V，
此時電路中最小的電流為：
I_最小=$\frac{U′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
則滑動變阻器連入的最大電阻為：
R_最大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω；
所以滑動變阻器的阻值允許調(diào)節(jié)的范圍是24～60Ω．
故答案為：減小；變亮；24～60．

點評 本題串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵：一是根據(jù)燈的銘牌求出允許通過的最大電流、確定滑動變阻器連入的最小阻值；二是根據(jù)電壓表的量程求出滑動變阻器兩端的最大電壓、確定滑動變阻器連入的最大阻值．