Question

如圖所示的電路，電源電壓6V不變，燈泡標(biāo)有“4V 2W”（電阻不隨溫度變化），滑動變阻器標(biāo)有“20Ω  1A”，電流表量程0～0.6A、電壓表量程0～3V，閉合開關(guān)，在保證電路元件安全的情況下，滑動變阻器連入的阻值范圍是________，電路的最大功率是________W．

Answer 1

4Ω～8Ω    3
分析：由電路圖可知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流；根據(jù)燈泡的銘牌計算電路允許通過的最大電流和燈泡的電阻，然后結(jié)合電壓表和電流表的量程并根據(jù)歐姆定律計算滑動變阻器接入電路的阻值變化范圍，電路中的電流最大時電路的最大功率，根據(jù)P=UI求出其大小．
解答：根據(jù)P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L===0.5A，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L===8Ω，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴為確保電路安全電路中的最大電流為I=I_L=0.5A，
此時電路的功率最大，最大為：
P_max=UI_max=6V×0.5A=3W；
電路中的總電阻：
R===12Ω，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴滑動變阻器接入電路的最小值為：
R_滑=R-R_L=12Ω-8Ω=4Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_滑=3V時，滑動變阻器接入電路的電阻最大，
燈泡兩端電壓為：
U_L′=U-U_滑=6V-3V=3V，
此時電路中的電流：
I′===0.375A，
滑動變阻器接入電路的最大阻值為：
R_滑′===8Ω，
所以滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍為4Ω～8Ω．
故答案為：4Ω～8Ω；3．
點評：本題考查學(xué)生能否靈活運用歐姆定律并結(jié)合串聯(lián)電路電阻和電壓規(guī)律以及電功率公式計算有關(guān)物理量正確判斷滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍．