Question

10．把標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡與最大阻值為100Ω的滑動(dòng)變阻器 連接在電源電壓恒為18V的電路中，電壓表所選量程為0～15V，電流表所選量程為0～0.6A．在滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中，電流表的示數(shù)變大（選填“變大”“變小”或“不變），當(dāng)燈泡兩端電壓不允許超過其額定值（燈絲電阻不變），滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為24Ω～60Ω，電路總功率的最大值為9W．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動(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．
（1）根據(jù)滑片的移動(dòng)可知接入電路中電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化；
（2）根據(jù)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，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，電路的總功率最大，根據(jù)P=UI求出電路中的最大總功率，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻和燈泡的電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出此時(shí)燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的最大阻值，進(jìn)一步得出答案．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動(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．
（1）在滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中，接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，即電流表的示數(shù)變大；
（2）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，且電流表所選量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.5A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，電路消耗的總功率最大，
電路消耗的最大總功率：
P_大=UI_大=18V×0.5A=9W，
電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
燈泡的電阻：
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(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R_2小=R-R_L=36Ω-12Ω=24Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_2大=15V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
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小=U-U_2大=18V-15V=3V，
此時(shí)電路中的電流：
I_小=$\frac{{U}_{L小}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
則變阻器接入電路中的最大阻值：
R_2大=$\frac{{U}_{2大}}{{I}_{小}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω，
則滑動(dòng)變阻器接入電路中阻值的范圍為24Ω～60Ω．
故答案為：變大；24Ω～60；9．

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，關(guān)鍵是電路中最大電流的確定和根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)判斷出電壓表的示數(shù)最大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大．