Question

標有“4V 1W”的小燈泡和“20Ω 1A”的滑動變阻器連接在圖8所示的電路中，電源電壓為6V，電流表量程為“O～O.6A”，電壓表量程為“0～3V”．為確保電路安全，閉合開關時，滑動變阻器接入電路的阻值變化范圍應控制在什么樣的范圍內（不考慮溫度對電阻的影響）？

Answer 1

分析：由電路圖可知，燈泡和滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流；根據P=UI求出燈泡的額定電流，根據歐姆定律求出燈泡的電阻，根據燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，然后結合電壓表和電流表的量程并根據歐姆定律計算滑動變阻器接入電路的阻值變化范圍．

解答：解：根據P=UI可得，燈泡的額定電流：
I_L=

PL

UL

=

1W

4V

=0.25A，
根據歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L=

UL

IL

=

4V

0.25A

=16Ω，
∵燈泡的額定電流為0.25A，電流表的量程為0～0.6A，
∴為確保電路安全電路中的最大電流為I=I_L=0.25A，
電路中的總電阻：
R=

U

I

=

6V

0.25A

=24Ω，
所以滑動變阻器接入電路的最小值為：
R_滑=R-R_L=24Ω-16Ω=8Ω；
當電壓表的示數U_滑=3V時，滑動變阻器接入電路的電阻最大．
燈泡兩端電壓為：
U_L′=U-U_滑=6V-3V=3V，
此時電路中的電流：
I′=

UL′

RL

=

3V

16Ω

=0.1875A，
滑動變阻器接入電路的最大阻值為：
R_滑′=

U滑

I′

=

3V

0.1875A

=16Ω；
所以滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍為8～16Ω．
答：滑動變阻器接入電路的阻值變化范圍應控制在8～16Ω的范圍內．

點評：本題考查學生能否靈活運用歐姆定律并結合串聯電路電阻和電壓規律以及電功率公式計算有關物理量，關鍵是正確判斷滑動變阻器接入電路的電阻變化范圍．