Question

16．如圖所示的電路中，燈L標有“3V  0.9W”、滑動變阻器R上標有“20Ω 1A”的字樣，電壓表量程為0～3V，則燈L正常發(fā)光時的電流為0.3A．若電源電壓為4.5V，為了保證電路中各元件安全工作，滑動變阻器連入電路中的最小阻值是5Ω；燈泡L的最小功率會達到0.225W．（忽略燈絲電阻的變化）

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常工作時的功率和額定功率相等，根據P=UI此時的電流；
（2）比較燈泡正常發(fā)光時的電流和電流表的最大示數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，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的最小值；
先求出燈絲的電阻，然后根據當電壓表的示數最大時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的最小電流，利用P=UI求出燈泡消耗的最小總功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓為3V，功率為0.9W，
根據P=UI可得，此時的電流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A；
（2）因為串聯電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，所以電路中的最大電流I_max=0.3A，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
電路中的總電阻：R_總=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，
因為串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以滑動變阻器接入電路中的最小阻值：R_min=R_總-R_L=15Ω-10Ω=5Ω；
燈絲的電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
當電壓表的示數最大為3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
此時燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_Rmax=4.5V-3V=1.5V，
電路中的電流：
I_min=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，
燈泡的最小功率：P_min=UI_min=1.5V×0.15A=0.225W．
故答案為：0.3；5；0.225．

點評 滑動變阻器的作用就是要保護電路中的各元件，并改變電路的電流、電壓大小，在確定滑動范圍時，應重點關注電流與電壓的變化，找出最大值和最小值才能最終確定其范圍，具體電路中，尤其要關注多個電壓或電流的情況，必須保證每一個元件都不能超過其工作要求．