Question

10．如圖所示電路，電源兩端電壓U=10V，且保持不變，定值電阻R₁的阻值為8Ω，滑動(dòng)變阻器R₂的阻值范圍是0～20Ω，L為標(biāo)有“6V  3W”的小燈泡 （不考慮燈絲電阻隨溫度的變化）．電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，閉合開關(guān)S后，要求燈L兩端的電壓不超過額定電壓，且兩電表的示數(shù)均不超過各自的量程，則小燈泡L消耗電功率的變化范圍是1.47W～3W．

Answer 1

分析 由圖可知定值電阻R₁、燈泡L、滑動(dòng)變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI求出額定電流，再根據(jù)歐姆定律求出電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)電路中的電流，然后與電流表的量程和燈泡的額定電流相比較確定燈泡的最大功率；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₁與L兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)P=I²R求出燈泡的最小功率，然后得出答案．

解答 解：由圖可知定值電阻R₁、燈泡L、滑動(dòng)變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；
由P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{L}}$=$\frac{10V}{8Ω+12Ω}$=0.5A，
因燈泡的額定電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流和燈泡的額定電流相等，則燈泡的最大功率為3W；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U₂=3V時(shí)，電路中的電流最小，燈泡消耗的電功率最小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₁與L兩端的電壓：
U_1L=U-U₂=10V-3V=7V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的最小電流：
I′=$\frac{{U}_{1L}}{{R}_{1}+{R}_{L}}$=$\frac{7V}{8Ω+12Ω}$=0.35A，
燈泡的最小功率：
P_L=（I′）²R_L=（0.35A）²×12Ω=1.47W，
所以，小燈泡L消耗電功率的變化范圍是1.47W～3W．
故答案為：1.47W～3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是電路中最大和最小電流的確定．