Question

9．如圖，電源電壓為18V且保持不變，電壓表的量程為0-15V，電流表的量程為0-0.6A，滑動變阻器標有“100Ω 1A”，小燈泡L標有“6V 3W”字樣，當燈泡正常發光時，整個電路的功率為9W，若燈泡的電阻不變，在保證電路各元件安全的情況下，滑動變阻器連入電路中的阻值變化范圍為24～60Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流，燈泡正常發光時，實際電流與額定電流相等，利用P=UI求解；根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻，根據歐姆定律求出燈泡的額定電流，則由電流表的最大示數和燈泡的額定電流確定電路中的最大電流，利用歐姆定律求出電路的最小電阻，利用串聯電路的電阻特點求出滑動變阻器接入電路的最小值；根據串聯電路電阻的分壓特點可知滑動變阻器接入電路的電阻最大時兩端的電壓為15V，根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，利用歐姆定律求出電路中的電流，再利用歐姆定律求出滑動變阻器R接入電路的最大值，即可得出滑動變阻器接入電路的阻值范圍．

解答 解：由題可知，燈泡與R串聯，當燈泡正常工作時，通過燈泡的電流I=I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
此時電路總功率：P=U_總I=18V×0.5A=9W
燈泡電阻R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω
電流表的量程為0.6A，
所以，電路中的最大電流為I_大=0.5A，
此時電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
由串聯電路中總電阻等于各分電阻之和得：
滑動變阻器接入電路中的最小值R_小=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，
當電壓表的示數為15V時，燈泡兩端的電壓：
U_L=U-U_滑=18V-15V=3V，
電路中的電流：
I_小=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
滑動變阻器接入電路中的最大阻值：R_大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{小}}$=$\frac{18V}{0.25A}$=60Ω，
故滑動變阻器R接入電路的阻值范圍為24～60Ω．
故答案為：9；24～60．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用，關鍵是知道燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，容易出錯的地方是電路中最大電流的確定，要考慮燈泡的額定電流．