Question

12．小华用如图所示电路进行实验，已知电源电压U=12V，灯泡L标有“6V 3W”字样（不计灯丝电阻随温度的变化），滑动变阻器R₀ 标有“50Ω、1A”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V．实验中，为了测量准确，要求电表所测值不小于其量程的$\frac{1}{3}$．灯泡L的阻值为12Ω，电压表两端的最大电压为9.6V，要使测量准确并确保电路安全，灯泡L消耗的最小功率为0.48W．

Answer 1

分析 由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流．
（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡L的阻值；
（2）结合电流表的量程和电表所测值不小于其量程的$\frac{1}{3}$，确定电路中的最小电流，根据U=IR得到灯泡两端的最小电压；电源电压不变，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的最大电压，即为电压表两端的最大电压；
（3）当电路中电流最小时，灯泡L消耗的功率最小，利用P=I²R求出灯泡的最小功率．

解答 解：（1）不计灯丝电阻随温度的变化，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流；
由于电流表量程为0～0.6A，电表测量值不小于其量程的$\frac{1}{3}$，
所以，电路中的最小电流：I_最小=$\frac{1}{3}$×0.6A=0.2A，
则灯泡两端的最小电压：U_L最小=I_最小R_L=0.2A×12Ω=2.4V；
电源电压不变，由于串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，灯泡的电压最小时，滑动变阻器两端的电压最大，即电压表两端的电压最大；
则电压表两端的最大电压：U_V最大=U-U_L最小=12V-2.4V=9.6V；
（3）由P=I²R可知，当电路中电流最小时，灯泡L消耗的功率最小，
灯泡消耗的最小功率：P_L最小=（I_最小）²R_L=（0.2A）²×12Ω=0.48W．
故答案为：12；9.6； 0.48．

点评 本题考查了串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的灵活运用，根据电流表的量程和电表所测值不小于其量程的$\frac{1}{3}$确定最小电流，这是解答本题的关键．