Question

4．如圖，滑動(dòng)變阻器的總電阻（即MN之間的電阻）為5Ω，小燈泡L的規(guī)格為“3 V 0.6 A”，電源電壓U=3V．不考慮小燈泡電阻隨溫度的變化，將l與A用導(dǎo)線相連，2與C用導(dǎo)線相連，在MN之間移動(dòng)滑片P，就可以改變小燈泡的亮度．
（1）求小燈泡中電流的最小值．
（2）求小燈泡電功率的變化范圍．
（3）若再將B與C用導(dǎo)線相連，求此時(shí)小燈泡電功率的變化范圍．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；將l與A用導(dǎo)線相連、2與C用導(dǎo)線相連時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小時(shí)，電路中的電流最小即通過(guò)小燈泡的電流最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出通過(guò)燈泡的最小電流；
（2）通過(guò)燈泡的電流最小時(shí)，燈泡的電功率最小，根據(jù)P=I²R求出其大��；當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小時(shí)，燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，根據(jù)P=UI求出燈泡的最大功率，然后得出答案；
（3）若再將B與C用導(dǎo)線相連，當(dāng)滑片位于M端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值并聯(lián)，此時(shí)燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，燈泡的功率最大；當(dāng)滑片位于N端時(shí)，燈泡L被短路，電路為滑動(dòng)變阻器最大阻值的簡(jiǎn)單電路，燈泡的電功率最小，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω；
將l與A用導(dǎo)線相連、2與C用導(dǎo)線相連時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小時(shí)，電路中的電流最小，即通過(guò)小燈泡的電流最小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，通過(guò)燈泡的最小電流：
I=$\frac{U}{{R}_{L}+R}$=$\frac{3V}{5Ω+5Ω}$=0.3A；
（2）通過(guò)燈泡的電流最小時(shí)，燈泡的電功率最小，則燈泡的最小功率：
P_L小=I²R_L=（0.3A）²×5Ω=0.45W，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小時(shí)，燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，則燈泡的最大功率：
P_L大=U_LI_L=3V×0.6A=1.8W，
小燈泡電功率的變化范圍為0.45W～1.8W；
（3）若再將B與C用導(dǎo)線相連，
當(dāng)滑片位于M端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，燈泡兩端的電壓和額定電壓相等，其最大功率為1.8W；
當(dāng)滑片位于N端時(shí)，燈泡被短路，電路為滑動(dòng)變阻器最大阻值的簡(jiǎn)單電路，燈泡的最小電功率為0W，
所以，小燈泡電功率的變化范圍為0～1.8W．
答：（1）小燈泡中電流的最小值為0.3A；
（2）小燈泡電功率的變化范圍為0.45W～1.8W；
（3）若再將B與C用導(dǎo)線相連，此時(shí)小燈泡電功率的變化范圍為0～1.8W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，分清電路的連接方式是解題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵．