Question

12．現(xiàn)有標(biāo)有“6V  3W”字樣的小燈泡L（電阻為R₁），標(biāo)有“2A，100Q“字樣的滑動變阻器R₂和量程為0～0.6A的電流表A．若如圖1所示．將小燈泡L和滑動變阻器R₂并聯(lián)接在電源上，L正常發(fā)光．不考慮溫度對燈絲電阻的影響．求：

①正常發(fā)光時通過小燈泡L的電流；
②滑動變阻器R₂消耗的電功率P₂的范圍；
③若將該電流表A，小燈泡L和滑動變阻器R₂重新按如圖2所示串聯(lián)到另一個可調(diào)的電源上，電路正常工作，求：電源電壓的最大值U_最大．

Answer 1

分析 ①根據(jù)I=$\frac{P}{U}$計算燈泡的額定電流；
②根據(jù)電流表的量程確定通過滑動變阻器的最大電流，由P=UI求出變阻器的最大功率；
由變阻器的最大阻值，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出變阻器的最小功率，得出功率的范圍；
③確定出電路中的最大電流，根據(jù)U=IR總得出電源的最大電壓．

解答 解：①由P=UI得，燈泡的額定電流I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；
②由圖知，燈泡與滑動變阻器并，由題意知，電源電壓U=6V；
燈泡的額定電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，所以通過滑動變阻器的最大電流：I_最大=0.6A-0.5A=0.1A；
滑動變阻器的最大功率P_最大=UI_最大=6V×0.1A=0.6W；
當(dāng)滑動變阻器阻值最大時，其功率最小，則P_最小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{最大}}$=$\frac{（6V）^{2}}{100Ω}$=0.36W；
所以變阻器的電功率變化范圍為0.36W～0.6W；
③燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，燈泡的額定電流為0.5A，所以電路中的最大電流為0.5A，燈泡的電阻R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
滑動變阻器的最大阻值為100Ω，所以電源電壓最大值U_最大=I_最大R_最大=0.5A×（12Ω+100Ω）=56V．
答：①正常發(fā)光時通過小燈泡L的電流為0.5A；
②滑動變阻器R₂消耗的電功率P₂的范圍為0.36W～0.6W；
③電源電壓的最大值為56V．

點評 本題是有關(guān)功率范圍及最值的計算，關(guān)鍵要掌握串、并聯(lián)電路的特點，（2）確定出通過滑動變阻器的最大電流值是關(guān)鍵，（3）的關(guān)鍵是確定最大電流和電阻，求出最大電壓值．