题目内容
4．
如图1所示，已知小灯泡L上标有“6V 3W”字样，R0=20Ω，滑动变阻器R的最大阻值为100Ω．求：（1）小灯泡的电阻（设灯丝电阻不随温度变化）；
（2）只闭合S1，移动滑动变阻器滑片P，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图2所示；当滑片置于某点a时，电压表示数Ua=8V．求此时电流表示数及电源电压；
（3）已知电压表量程为0～15V，在电压表示数不超过量程，灯泡两端电压不超过额定值的情况下，只闭合S2时，求滑动变阻器连入电路的阻值范围．
分析 （1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出小灯泡的电阻；
（2）只闭合S1时，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，由图2读出电压表示数Ua=8V时R的阻值，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，利用电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压；
（3）只闭合S2时，灯泡L与变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，根据P=UI求出灯泡正常发光时电流即为电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，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L两端的电压，根据串联电路的电路特点和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，然后得出答案．
解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，灯泡电阻：
RL=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{{（6V）}^{2}}{3W}$=12Ω；
（2）只闭合S1，R0与R串联，
由图2可知，当电压表示数Ua=8V时，R=16Ω，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=Ia=$\frac{{U}_{a}}{R}$=$\frac{8V}{16Ω}$=0.5A，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：
U=I（R0+R）=0.5A×（20Ω+16Ω）=18V；
（3）只闭合S2时，灯泡L与变阻器串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，变阻器接入电路中的电阻最小，
由P=UI可得，电路中的最大电流：
I大=IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
此时电路中的总电阻：
R总=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{18V}{0.5A}$=36Ω，
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-RL=36Ω-12Ω=24Ω；
当电压表的示数UR=15V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：
UL′=U-UR=18V-15V=3V，
此时电路中的电流：
I小=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{12Ω}$=0.25A，
变阻器接入电路中的最大电阻：
R大=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{小}}$=$\frac{15V}{0.25A}$=60Ω．
所以，滑动变阻器连入电路的阻值范围是24Ω～60Ω．
答：（1）小灯泡的电阻为12Ω；
（2）此时电流表示数为0.5A，电源电压为18V；
（3）滑动变阻器连入电路的阻值范围为24Ω～60Ω．
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，分清开关闭合、断开时电路的连接方式和图2中电压对应的电阻是关键．
| A． | 发声体的振动停止，发声也就停止 | |
| B． | 禁鸣喇叭是在传播过程中减噪声 | |
| C． | 声波在空气中的传播速度约为3×108m/s | |
| D． | “闻其声便知其人”是根据声音的响度来判断的 |
| A． | 电压表示数不变，电流表示数变小 | B． | 电压表示数不变，电流表示数变大 | ||
| C． | 电压表示数变小，电流表示数变大 | D． | 电压表示数变大，电流表示数变大 |
2016年2月11日，美国国家科学基金会宣布：美国的激光干涉天文台（LIGO）首次直接探测到了引力波．
按要求作图：
如图所示的电路中，电源电压恒为6V，R1=6Ω，R2=20Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为10Ω，当电路发生变化时，各电表保持完好且不超过量程．