Question

10．如圖所示，電源電壓為12V，R₀=60Ω，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“50Ω  2A”，電流表的量程為“0～0.6A”，小燈泡上標(biāo)有“6V3W”字樣．不考慮燈絲電阻變化，并保證電路安全．則當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是12Ω～50Ω；當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開(kāi)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，燈泡的功率變化范圍是0.45W～3W．

Answer 1

分析 當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開(kāi)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流，然后與電流表的量程和滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)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，然后得出變阻器接入電路中的阻值范圍；根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出燈泡的最小功率，然后得出燈泡的功率變化范圍．

解答 解：當(dāng)S閉合，S₁、S₂都斷開(kāi)，燈泡L與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
由P=UI可得，燈泡的額定電流：
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，變阻器允許通過(guò)的最大電流為2A，
所以，電路中的最大電流為0.5A，此時(shí)變阻器接入電路中的電阻最小，燈泡的功率為3W，
由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡的電阻和電路中的總電阻分別為：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，R_總=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，變阻器接入電路中的最小阻值：
R_滑=R_總-R_L=24Ω-12Ω=12Ω，
則變阻器接入電路中的阻值范圍為12Ω～50Ω；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，燈泡的實(shí)際功率最小，
電路中的最小電流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑大}}$=$\frac{12V}{12Ω+50Ω}$=$\frac{6}{31}$A，
燈泡的最小功率：
P_L′=I_小²R_L=（$\frac{6}{31}$A）²×12Ω≈0.45W，
則燈泡的功率變化范圍為0.45W～3W．
故答案為：12Ω～50Ω；0.45W～3W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，正確的判斷電路的最大電流是關(guān)鍵．