Question

10．如圖所示，電源電壓為12V，R₀=60Ω，滑動變阻器的規(guī)格為“50Ω  2A”，電流表的量程為“0～0.6A”，小燈泡上標(biāo)有“6V3W”字樣．不考慮燈絲電阻變化，并保證電路安全．則當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開，滑動變阻器接入電路的阻值范圍是12Ω～50Ω；當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器，燈泡的功率變化范圍是0.45W～3W．

Answer 1

分析 當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開，燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程和滑動變阻器允許通過的最大電流確定電路中的最大電流，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻和電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最小阻值，然后得出變阻器接入電路中的阻值范圍；根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出燈泡的最小功率，然后得出燈泡的功率變化范圍．

解答 解：當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開，燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
由P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，變阻器允許通過的最大電流為2A，
所以，電路中的最大電流為0.5A，此時變阻器接入電路中的電阻最小，燈泡的功率為3W，
由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡的電阻和電路中的總電阻分別為：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，R_總=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑=R_總-R_L=24Ω-12Ω=12Ω，
則變阻器接入電路中的阻值范圍為12Ω～50Ω；
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，燈泡的實(shí)際功率最小，
電路中的最小電流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑大}}$=$\frac{12V}{12Ω+50Ω}$=$\frac{6}{31}$A，
燈泡的最小功率：
P_L′=I_小²R_L=（$\frac{6}{31}$A）²×12Ω≈0.45W，
則燈泡的功率變化范圍為0.45W～3W．
故答案為：12Ω～50Ω；0.45W～3W．

點(diǎn)評 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，正確的判斷電路的最大電流是關(guān)鍵．