Question

11．把標有“6V 3W”的小燈泡L與最大阻值為100Ω的滑動變阻器R_W連接在總電壓恒為18V的電路中，如圖所示．電流表和電壓表選擇的量程分別為“0～0.6A”和“0～15V”．要求閉合開關S后，兩電表的示數均不超過所選量程的最大測量值，且燈泡L兩端電壓不超過額定值（設燈絲電阻不變）．則：電路允許通過的最大電流是0.5A，電路消耗總電功率的最大值為9W，滑動變阻器R_W允許調節(jié)的范圍是24Ω～60Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．根據P=UI求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程相比較確定電路中的最大電流，再根據P=UI求出電路消耗總功率的最大值，根據歐姆定律求出燈泡的電阻和電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最小阻值；當電壓表的示數最大時變阻器接入電路中的電阻最大，根據串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出變阻器接入電路中的最大阻值，然后得出變阻器接入電路中阻值的范圍．

解答 解：由電路圖可知，燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
由P=UI可得，燈泡正常發(fā)光時的電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
因串聯(lián)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_大=0.5A，
電路消耗總功率的最大值：
P=UI_大=18V×0.5A=9W，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻和燈泡的電阻分別為：
R_總=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串聯(lián)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_W=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω；
當電壓表的示數U_W=15V時，滑動變阻器連入的電阻最大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_W=18V-15V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{W}}{{R}_{W}′}$=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$，即$\frac{15V}{{R}_{W}′}$=$\frac{3V}{12Ω}$，
解得：R_W′=60Ω，
所以，滑動變阻器R_W允許調節(jié)的范圍為24Ω～60Ω．
故答案為：0.5A；9W；24Ω～60Ω．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是電路中最大電流的確定和滑動變阻器接入電路中最小阻值的確定．