Question

如圖所示的電路中，電源電壓恒定不變，燈泡L標有“6V 3W”，定值電阻R的阻值為8Ω，滑動變阻器R的最大阻值為120Ω，電壓表的量程為0～15V．當電壓表的示數為8V時，燈泡恰好正常發(fā)光，忽略溫度變化對燈泡電阻的影響．求：
（1）電源電壓U
（2）滑動變阻器連入電路的電阻值為25Ω時，燈泡消耗的實際功率
（3）在不超過燈泡額定電壓和電壓表量程的情況下，滑動變阻器接入電路的電阻值的變化范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）由燈泡的銘牌可求得電流，由串聯電路的特點和歐姆定律可求得電壓；
（2）由歐姆定律可求得電流，由P=I²R可求得實際功率；
（3）此題只需考慮兩種情況：①燈泡正常發(fā)光時（不超過燈泡額定電壓的最低要求）、②電壓表達到最大量程時（不超過電壓表量程的最低要求）．前者可由燈泡正常發(fā)光時電壓表的示數，結合歐姆定律求得；后者可先求得燈泡L和電阻R分得的電壓，進而可求出電路電流，再由歐姆定律求得此時滑阻連入電路的阻值．
解答：解：（1）由P=UI得：I==0.5A，
R上的電壓為U=IR=0.5A×8Ω=4V，
總電壓U=U_L+U+U₁=18V；
（2）由P=得：R_L==12Ω，
由I=得：I₁==
燈泡的實際功率為：P_L=I²R=（0.4A）²×12Ω=1.92W；
（3）當燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器連入電路的阻值：R_min===16Ω；
當電壓表達最大量程時，燈泡和R兩端的電壓為U₂=18V-15V=3V
電路中電流為：I₂==0.15A
此時滑阻接入電路的阻值：R_max===100Ω
所以，在不超過燈泡額定電壓和電壓表量程的情況下，滑阻的阻值變化范圍為：16～100Ω．
答：（1）電源電壓為18V；（2）燈泡實際消耗的功率為1.92W；
（3）滑動變阻器接入電路的電阻值的變化范圍為16～100Ω．
點評：第三問中應注意體會滑動變阻器移動時電路中電流的變化及電壓的變化．