Question

9．如图，电源电压为7.5V且保持不变，R′为保护电阻，L为标有“6V 3W”的小灯泡，不考虑灯丝的电阻随温度的变化，电流表的量程0～0.6A，电压表的量程为0～3V，闭合开关S后，要求灯L两端的电压不超过额定电压，且电流表和电压表的示数不超过各自的量程，则灯L正常工作1min通过的电量是30C．滑动变阻器接入电路中的最大电阻是8Ω．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，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，根据P=UI求出通过灯泡的电流，根据I=$\frac{Q}{t}$求出灯L正常工作1min通过的电量；
（2）根据欧姆定律求出灯泡的电阻，根据串联电路的分压特点可知，当电压表的上示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点可求灯泡两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最大阻值．

解答 解：由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测电路中的电流．
（1）由P=UI可得，灯泡正常发光时通过的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由I=$\frac{Q}{t}$可得，灯L正常工作1min通过的电量：
Q=I_Lt=0.5A×60s=30C；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡的电阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
当电压表的示数为3V时，滑动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′=U-U_滑=7.5V-3V=4.5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{4.5V}{12Ω}$=0.375A，
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.375A}$=8Ω．
故答案为：30；8．

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，关键是根据串联电路的分压特点判断出电压表的示数最大时变阻器接入电路中的电阻最大．