Question

12．小華用如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，已知電源電壓U=12V，燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣（不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化），滑動(dòng)變阻器R₀ 標(biāo)有“50Ω、1A”字樣，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～15V．實(shí)驗(yàn)中，為了測(cè)量準(zhǔn)確，要求電表所測(cè)值不小于其量程的$\frac{1}{3}$．燈泡L的阻值為12Ω，電壓表兩端的最大電壓為9.6V，要使測(cè)量準(zhǔn)確并確保電路安全，燈泡L消耗的最小功率為0.48W．

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡L的阻值；
（2）結(jié)合電流表的量程和電表所測(cè)值不小于其量程的$\frac{1}{3}$，確定電路中的最小電流，根據(jù)U=IR得到燈泡兩端的最小電壓；電源電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓，即為電壓表兩端的最大電壓；
（3）當(dāng)電路中電流最小時(shí)，燈泡L消耗的功率最小，利用P=I²R求出燈泡的最小功率．

解答 解：（1）不計(jì)燈絲電阻隨溫度的變化，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)電路中的電流；
由于電流表量程為0～0.6A，電表測(cè)量值不小于其量程的$\frac{1}{3}$，
所以，電路中的最小電流：I_最小=$\frac{1}{3}$×0.6A=0.2A，
則燈泡兩端的最小電壓：U_L最小=I_最小R_L=0.2A×12Ω=2.4V；
電源電壓不變，由于串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，燈泡的電壓最小時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓最大，即電壓表兩端的電壓最大；
則電壓表兩端的最大電壓：U_V最大=U-U_L最小=12V-2.4V=9.6V；
（3）由P=I²R可知，當(dāng)電路中電流最小時(shí)，燈泡L消耗的功率最小，
燈泡消耗的最小功率：P_L最小=（I_最小）²R_L=（0.2A）²×12Ω=0.48W．
故答案為：12；9.6； 0.48．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律和電功率公式的靈活運(yùn)用，根據(jù)電流表的量程和電表所測(cè)值不小于其量程的$\frac{1}{3}$確定最小電流，這是解答本題的關(guān)鍵．