Question

15．如图所示，电源电压为6V，灯泡上标有“3.9V，0.3A”的字样，滑动变阻器上标有“50Ω，1.5A”，电压表量程为0-3V，电流表量程为0-0.6A，为保护电路，滑动变阻器接入电路的阻值范围（忽略温度对灯丝电阻的影响）．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡L与电阻R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，比较灯泡的额定电流和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流确定电路中的最大电流，此时变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出灯泡的电阻和电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；当电压表的示数最大时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灯泡两端的电压，根据串联电路的电流特点和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L与电阻R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡的额定电流为0.3A，变阻器允许通过的最大电流，电流表的量程为0.6A，
所以，电路中的最大电流I_大=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡和电路中的总电阻分别为：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.9V}{0.3A}$=13Ω，R_总=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，变阻器接入电路中的最小电阻：
R_小=R_总-R_L=20Ω-13Ω=7Ω；
当电压表的示数U_R大=3V时，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_R大=6V-3V=3V，
此时电路中的电流：
I_小=$\frac{{U}_{L小}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{13Ω}$=$\frac{3}{13}$A，
变阻器接入电路中的最大阻值：
R_大=$\frac{{U}_{R大}}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{\frac{3}{13}A}$=13Ω，
所以，滑动变阻器接入电路的阻值范围7Ω～13Ω．
答：为保护电路，滑动变阻器接入电路的阻值范围为7Ω～13Ω．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是滑动变阻器接入电路中最大阻值和最小阻值的判断．