Question

3．如圖所示，電路中電源電壓恒為4.5V，電壓表的量程為0-3V，電流表的量程為0-0.6A，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 1A”，燈泡標有“2.5V 1.25W”字樣，若閉合開關(guān)，兩表和元件均安全，且不考慮燈絲電阻的變化，燈泡的電阻5Ω，滑動變阻器R允許接入電路中的阻值范圍是4Ω～10Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流，根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；
（2）比較燈泡的額定電流和電流表的量程、滑動變阻器允許通過的最大電流確定電路中的最大電流，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器接入電路中的最小阻值；當電壓表的示數(shù)最大時滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值，進一步得出滑動變阻器接入電路中阻值的范圍．

解答 解：由電路圖可知，滑動變阻器R與燈泡L串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）由P=UI可得，燈的額定電流：
I_L額=$\frac{{P}_{L額}}{{U}_{L額}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L額}}{{I}_{L額}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（2）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡的額定電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，
所以，電路中的最大電流為I_max=0.5A，此時滑動變阻器接入電路中的電阻最小，
此時電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R_小=R_總-R_L=9Ω-5Ω=4Ω，
當電壓表的示數(shù)U_R=3V時，滑動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=U-U_R=4.5V-3V=1.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{大}}$，即$\frac{1.5V}{5Ω}$=$\frac{3V}{{R}_{大}}$，
解得：R_大=10Ω，
則滑動變阻器R允許接入電路中的阻值范圍是4Ω～10Ω．
故答案為：5；4Ω～10Ω．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是會根據(jù)電路中的電流確定滑動變阻器接入電路中的最小阻值，根據(jù)電壓表的最大示數(shù)確定滑動變阻器接入電路中的最大阻值．