Question

標有“4V 1W”的小燈泡和“20Ω 1A”的滑動變阻器連接在圖8所示的電路中，電源電壓為6V，電流表量程為“O～O.6A”，電壓表量程為“0～3V”．為確保電路安全，閉合開關時，滑動變阻器接入電路的阻值變化范圍應控制在什么樣的范圍內(nèi)（不考慮溫度對電阻的影響）？

Answer 1

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)P=UI求出燈泡的額定電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，根據(jù)燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，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．

解答：解：根據(jù)P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=

PL

UL

=

1W

4V

=0.25A，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=

UL

IL

=

4V

0.25A

=16Ω，
∵燈泡的額定電流為0.25A，電流表的量程為0～0.6A，
∴為確保電路安全電路中的最大電流為I=I_L=0.25A，
電路中的總電阻：
R=

U

I

=

6V

0.25A

=24Ω，
所以滑動變阻器接入電路的最小值為：
R_滑=R-R_L=24Ω-16Ω=8Ω；
當電壓表的示數(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′=

UL′

RL

=

3V

16Ω

=0.1875A，
滑動變阻器接入電路的最大阻值為：
R_滑′=

U滑

I′

=

3V

0.1875A

=16Ω；
所以滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍為8～16Ω．
答：滑動變阻器接入電路的阻值變化范圍應控制在8～16Ω的范圍內(nèi)．

點評：本題考查學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物理量，關鍵是正確判斷滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍．