Question

小华同学用如图所示的电路进行实验，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0.6A，电压表量程为15V．在实验中，为了确保测量准确，要求电表所测值不小于其量程的．要使测量准确并确保电路安全，求：
（1）灯泡L消耗的最小功率．
（2）滑动变阻器R₀的阻值变化范围．

Answer 1

解：（1）∵P=，
∴灯泡电阻R_L===12Ω，
电流表量程为0.6A，电表测量值不小于其量程的，
电路最小电子流为0.2A，
灯泡的最小功率P_L最小=I_最小²R_L=（0.2A）²×12Ω=0.48W；
（2）∵P=UI，
∴灯泡额定电流I===0.5A，
电流表量程为0.6A，则电路最大电流为I=0.5A，
此时滑动变阻器接入电路的阻值最小，
∵I=，
∴R_最小===24Ω，
滑动变阻器接入电路的最小阻值R_滑最小=R_最小-R_L=24Ω-12Ω=12Ω，
此时滑动变阻器两端电压为0.5A×12Ω=6V，大于电压表量程的，符合要求；
电流表量程为0.6A，电表测量值不小于其量程的，
电路最小电子流为0.2A，
此时电路总电阻R===60Ω，
此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，
为60Ω-12Ω=48Ω，
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是12Ω～48Ω；
答：（1）灯泡L消耗的最小功率为0.48W．
（2）滑动变阻器R₀的阻值变化范围是12Ω～48Ω．
分析：（1）由电功率的变形公式求出灯泡电阻；根据题意求出电路最小电流，然后由电功率公式求出灯泡的最小功率．
（2）根据电表量程，应用串联电路特点及欧姆定律求出滑动变阻器的阻值变化范围．
点评：本题是一道电学综合计算题，分析清楚电路结构、应用串联电路特点、欧姆定律、电功率公式及其变形公式即可正确解题．