Question

10．把标有“6V 3W”的小灯泡与最大阻值为100Ω的滑动变阻器 连接在电源电压恒为18V的电路中，电压表所选量程为0～15V，电流表所选量程为0～0.6A．在滑动变阻器滑片向左移动的过程中，电流表的示数变大（选填“变大”“变小”或“不变），当灯泡两端电压不允许超过其额定值（灯丝电阻不变），滑动变阻器允许调节的范围为24Ω～60Ω，电路总功率的最大值为9W．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡与滑动变阻器R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化；
（2）根据P=UI求出灯泡的额定电流，然后与电流表的量程相比较确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路的总功率最大，根据P=UI求出电路中的最大总功率，根据欧姆定律求出电路中的总电阻和灯泡的电阻，根据电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出此时灯泡两端的电压，利用欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出变阻器接入电路中的最大阻值，进一步得出答案．

解答 解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）在滑动变阻器滑片向左移动的过程中，接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大；
（2）由P=UI可得，灯泡的额定电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表所选量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I_大=0.5A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路消耗的总功率最大，
电路消耗的最大总功率：
P_大=UI_大=18V×0.5A=9W，
电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R_2小=R-R_L=36Ω-12Ω=24Ω；
当电压表的示数U_2大=15V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，灯泡两端的电压：
U_L小=U-U_2大=18V-15V=3V，
此时电路中的电流：
I_小=$\frac{{U}_{L小}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
则变阻器接入电路中的最大阻值：
R_2大=$\frac{{U}_{2大}}{{I}_{小}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω，
则滑动变阻器接入电路中阻值的范围为24Ω～60Ω．
故答案为：变大；24Ω～60；9．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是电路中最大电流的确定和根据串联电路的分压特点判断出电压表的示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大．