Question

16．如圖所示電路，電源電壓為4.5V，燈L標(biāo)有“3V  0.9W”，滑動(dòng)變阻器R上標(biāo)有“50Ω  1A”的字樣，電流表量程為0～0.6A電壓表量程為0～3V，燈L正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器的功率為0.45W．為了保證電路中各元件安全工作，滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍是5～20Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈L正常工作時(shí)，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流，根據(jù)串連電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出滑動(dòng)變阻器的功率；
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡電阻，結(jié)合電流表量程和滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小值；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器允許接入電路的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，進(jìn)一步求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈L正常工作時(shí)，U_L=U_L額=3V，
根據(jù)P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A，
根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可知：
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_R=U-U_L=4.5V-3V=1.5V；
由串聯(lián)電路中各處的電流相等，則滑動(dòng)變阻器功率P=U_RI_L=1.5V×0.3A=0.45W．
（2）根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
串聯(lián)電路中各處的電流相等，由于燈泡的額定電流為0.3A，電流表量程為0～0.6A，且滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為1A，所以，電路中的最大電流I_max=0.3A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，
由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可得：
滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值R_min=R_總-R_L=15Ω-10Ω=5Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，電路中的電流最小，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_Lmin=U-U_Rmax=4.5V-3V=1.5V，
電路的電流：
I_min=$\frac{{U}_{Lmin}}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的最大電阻值：
R_max=$\frac{{U}_{Rmax}}{{I}_{min}}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
即滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值范圍是5～20Ω．
故答案為：0.45；5～20Ω．

點(diǎn)評(píng) 滑動(dòng)變阻器的作用就是要保護(hù)電路中的各元件，并改變電路的電流、電壓大小，在確定滑動(dòng)范圍時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)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(guān)注多個(gè)電壓或電流的情況，必須保證每一個(gè)元件都不能超過(guò)其工作要求．