Question

如圖所示的電路中，小燈泡L標(biāo)有“3V 1.5W”字樣，電流表的量程為0-0.6A，電壓表的量程為0-3V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30Ω，電源電壓為4V（設(shè)燈泡的電阻不隨溫度的變化而改變）．求：
（1）燈泡的電阻？
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的電阻為14Ω時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為多少？
（3）在（2）問(wèn)中通電5min，燈消耗的電能為多少？
（4）在確保安全的情況下，滑動(dòng)變阻器的取值范圍是多少？

Answer 1

解：（1）由“6V 1.5W”知，燈泡額定電壓是6V，額定功率是1.5W；
∵P=UI=，
∴燈泡的電阻R_L===6Ω；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的電阻為14Ω時(shí)，則滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，
∴R_總=R₁+R_L=14Ω+6Ω=20Ω，
∵I=，
∴燈泡的電流：
I_L=I===0.2A；
（3）已知t=5min=300s，則由W=UIt=I²Rt得：
燈消耗的電能W=I_L²R_Lt=（0.2A）²×6Ω×300s=72J；
（4）∵P=UI，
∴燈泡的額定電流I===0.5A，由于電流表的量程為0.6A，所以電路中的最大電流為I_最大=0.5A；
電路中的最小阻值為R′===8Ω，
所以滑動(dòng)變阻器接入電路的最小值為R_最小=R′-R_L=8Ω-6Ω=2Ω；
由于電壓表量程為3V，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)電壓表示數(shù)應(yīng)等于3V，此時(shí)燈泡兩端電壓為：U_L=4V-3V=1V，
此時(shí)電路中的電流為I₁===A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值為：
R_最大===18Ω；
故滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍為2Ω～18Ω．
答：（1）燈泡的電阻2Ω？
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的電阻為14Ω時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.2A；
（3）燈消耗的電能為72J；
（4）在確保安全的情況下，滑動(dòng)變阻器的取值范圍是2Ω～18Ω．
分析：（1）根據(jù)燈泡銘牌找出燈泡的額定電壓與額定功率，由功率公式的變形公式求出燈泡的電阻；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的電阻為14Ω時(shí)，先求出總阻值，再由歐姆定律求串聯(lián)電路的電流，即可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知道通過(guò)燈泡的電流；
（3）由電功公式W=I²Rt即可求消耗的電能；
（4）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；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，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3V，求出燈泡兩端的電壓，進(jìn)一步求出電路的電流，根據(jù)公式R=求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值．
點(diǎn)評(píng)：本題考查歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)，解答此類題目首先要明確電路的結(jié)構(gòu)類型，再根據(jù)不同電路的不同規(guī)律利用歐姆定律求解即可；最后一問(wèn)求滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍有一定的難度，解題時(shí)要注意保證各電路元件的安全，求出滑動(dòng)變阻器的最大值與最小值，然后確定變阻器的范圍．