Question

14．如圖所示，電源電壓18V保持不變，電流表量程0-0.6A，電壓表量程0-15V，小燈泡上標(biāo)有“6V  3W”字樣，要求開(kāi)關(guān)閉合后兩個(gè)電表的示數(shù)均不超過(guò)所選量程，且燈泡兩端電壓不允許超過(guò)額定電壓（燈絲電阻不變），則當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表示數(shù)為13.2V；滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍是24～60Ω；該電路的最大功率為9W．

Answer 1

分析 由圖燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流．
（1）根據(jù)電功率計(jì)算公式計(jì)算燈泡電阻，再根據(jù)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算電壓表示數(shù)；
（2）由燈泡的正常工作電流以及電表量程，根據(jù)電流特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算變阻器的調(diào)節(jié)范圍；
（3）根據(jù)P=UI計(jì)算電路消耗的最大功率．

解答 解：
由圖燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流．
（1）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
燈泡電阻：R_燈=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{6V）}^{2}}{3W}$=12Ω，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，燈泡兩端電壓：
U_燈=IR_燈=0.4A×12Ω=4.8V，
所以電壓表示數(shù)：U_V=U-U_燈=18V-4.8V=13.2V；
（2）根據(jù)P=UI，
燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：I=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
電流表量程0-0.6A，所以電路中最大電流為0.5A，此時(shí)變阻器連入阻值最小，
所以變阻器的最小值：
R_最小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$-R_燈=$\frac{18V}{0.5A}$-12Ω=24Ω；
電壓表量程0-3V，所以電壓表示數(shù)為3V時(shí)，變阻器連入阻值最大，
此時(shí)電路中電流最小：I_最小=$\frac{{U}_{燈}′}{{R}_{燈}}$=$\frac{U-{U}_{V}}{{R}_{燈}}$=$\frac{18V-15V}{12Ω}$=0.25A，
所以變阻器的最大值：R_最大=$\frac{{U}_{變}}{{I}_{最小}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω，
由此滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍是24Ω～60Ω；
（3）電路消耗的最大功率：
P_最大=UI_最大=18V×0.5A=9W．
故答案為：13.2；24～60；9．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵：一是根據(jù)燈的銘牌求出允許通過(guò)的最大電流、確定滑動(dòng)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(dòng)變阻器兩端的最大電壓、確定滑動(dòng)變阻器連入的最大阻值．