Question

9．如图所示，电源电压为18V且保持不变，电压表的量程为0一15V，电流表的量程为0---0.6A，滑动变阻器的最大阻值100Ω，小灯泡L标有“6V、0.5A”字样，闭合开关S，当灯泡正常发光时，电压表的读数是12V，若灯泡的电阻不变．在保证电路各元件安全的情况下．滑动变阻器连人电路中的阻值变化范围为24～60Ω．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，利用串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压；
（2）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的电阻，根据欧姆定律求出灯泡的额定电流，则由电流表的最大示数和灯泡的额定电流确定电路中的最大电流，利用欧姆定律求出电路的最小电阻，利用串联电路的电阻特点求出滑动变阻器接入电路的最小值；根据串联电路电阻的分压特点可知滑动变阻器接入电路的电阻最大时两端的电压为15V，根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压，利用欧姆定律求出电路中的电流，再利用欧姆定律求出滑动变阻器R₂接入电路的最大值，即可得出滑动变阻器接入电路的阻值范围．

解答 解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）灯泡正常发光时的电压为6V，
由串联电路中总电压等于各分电压之和可知：
滑动变阻器两端的电压两端的电压U_R=U-U_L=18V-6V=12V；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：
灯泡的电阻R_L=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
则灯泡的额定电流I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A，电流表的量程为0.6A，
所以，电路中的最大电流为I_max=0.5A，
此时电路中的总电阻：
R_总min=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
由串联电路中总电阻等于各分电阻之和得：
滑动变阻器接入电路中的最小值R_min=R_总-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，
当电压表的示数为15V时，灯泡两端的电压：
U_Lmin=U-U_滑=18V-15V=3V，
电路中的电流：
I_min=$\frac{{U}_{Lmin}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$得：
滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R_max=$\frac{{U}_{Rmax}}{{I}_{min}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω，
故滑动变阻器R₂接入电路的阻值范围为24～60Ω．
故答案为：12；24～60Ω．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，容易出错的地方是电路中最大电流的确定，要考虑灯泡的额定电流．