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如圖所示電路,電源兩端電壓為9V,且保持不變.R為保護電阻,滑動變阻器的最大阻值為50Ω,L為標有“6V 3W”的小燈泡,燈絲電阻不變.電流表量程為0~0.6A,電壓表量程為0~3V.閉合開關S后,要求燈L兩端的電壓不超過額定電壓,且兩電表的示數均不超過各自的量程,則滑動變阻器允許接入電路的最大阻值為R′.下列判斷中正確的是( )

A.R′=9Ω
B.電流表的示數變化范圍為0.3A~0.6A
C.R=5Ω
D.電壓表的示數變化范圍為0V~1.5V
【答案】分析:已知小燈泡的規格“6V  3W”,則可求出燈泡的電阻及額定電流,比較額定電流及電流表的最大量程,可得出電路中允許通過的最大電流;由圖可知燈泡、電阻及滑動變阻器為串聯,電壓表測量滑動變阻器的電壓,則當滑動變阻器阻值短路時電流表示數最大,但不能超過額定電流,故可求得R的阻值;隨著滑動變阻器接入電阻的增大,電路中電流減小,故電流表不會超過量程,由串聯電路的電壓規律可得出電壓表示數越大,則當電壓表達最大電壓時,滑動變阻器的阻值為最大允許接入阻值.
解答:解:∵P=UI,
∴I===0.5A,
燈泡的電阻:RL===12Ω;
由圖可知,R=R+RL+R滑動
當滑動變阻器的連入電阻為零時,燈正常發光,
即:RL===0.5A,
∴R=6Ω;
又∵電壓表量程為0~3V,
∴滑動變阻器兩端的最大電壓為3V,
當電壓表示數為U2=3V時,
燈泡及保護電阻上的電壓:
U1=U-U2=9V-3V=6V;
此時電路中的電阻最大,由歐姆定律可知,電路中的電流最小,
I===A0.33A;
此時滑動變阻器的最大接入電阻:
R′===9Ω;
由以上分析可知:電流表的示數變化范圍為0.33A~0.5A,電壓表的示數變化范圍為0V~3V.
故選A.
點評:本題關鍵:一是根據燈正常發光求出此時電路中的電流(最大電流),二是根據電壓表的量程求出滑動變阻器兩端的最大電壓,三是歐姆定律的靈活運用.
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