Question

9．如圖，電源電壓為18V且保持不變，電壓表的量程為0-15V，電流表的量程為0-0.6A，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“100Ω 1A”，小燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，整個(gè)電路的功率為9W，若燈泡的電阻不變，在保證電路各元件安全的情況下，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值變化范圍為24～60Ω．

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，燈泡正常發(fā)光時(shí)，實(shí)際電流與額定電流相等，利用P=UI求解；根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的額定電流，則由電流表的最大示數(shù)和燈泡的額定電流確定電路中的最大電流，利用歐姆定律求出電路的最小電阻，利用串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小值；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)兩端的電壓為15V，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，再利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器R接入電路的最大值，即可得出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍．

解答 解：由題可知，燈泡與R串聯(lián)，當(dāng)燈泡正常工作時(shí)，通過(guò)燈泡的電流I=I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
此時(shí)電路總功率：P=U_總I=18V×0.5A=9W
燈泡電阻R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω
電流表的量程為0.6A，
所以，電路中的最大電流為I_大=0.5A，
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和得：
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小值R_小=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，
當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時(shí)，燈泡兩端的電壓：
U_L=U-U_滑=18V-15V=3V，
電路中的電流：
I_小=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值：R_大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{小}}$=$\frac{18V}{0.25A}$=60Ω，
故滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值范圍為24～60Ω．
故答案為：9；24～60．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，容易出錯(cuò)的地方是電路中最大電流的確定，要考慮燈泡的額定電流．