Question

6．如圖所示，燈泡L標有“8V，4W”字樣，電源電壓U=9V，電源電壓及燈泡電阻均保持不變，滑動變阻器最大阻值為10Ω，電壓表量程是0～3V，求：
（1）燈泡的額定電流；
（2）為使燈泡正常發(fā)光，滑動變阻器連入電路的阻值；
（3）為使整個電路安全，滑動變阻器的阻值變化范圍．

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據P=UI求出額定電流；
（2）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據串聯電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器連入電路的阻值；
（3）根據歐姆定律求出燈泡的電阻，燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，當電壓表的示數最大時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據串聯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電阻，然后得出滑動變阻器的阻值變化范圍．

解答 解：（1）由P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{4W}{8V}$=0.5A；
（2）因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，且燈泡正常發(fā)光，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_R=U-U_L=9V-8V=1V，
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器連入電路的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{1V}{0.5A}$=2Ω；
（3）燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{8V}{0.5A}$=16Ω，
燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器接入電路中的電阻2Ω最小，
當電壓表的示數U_R′=3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
此時燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_R′=9V-3V=6V，
此時電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{R}′}{R′}$，$\frac{6V}{16Ω}$=$\frac{3V}{R′}$，
解得：R′=8Ω，
所以，為使整個電路安全，滑動變阻器的阻值變化范圍為2Ω～8Ω．
答：（1）燈泡的額定電流為0.5A；
（2）為使燈泡正常發(fā)光，滑動變阻器連入電路的阻值為2Ω；
（3）為使整個電路安全，滑動變阻器的阻值變化范圍為2Ω～8Ω．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活運用，正確的判斷滑動變阻器接入電路中的最大和最小值是關鍵．